leerboek der chemie

LEERBOEK DER CHEMIE
EN
VAN EENIGE HARER. TOEPASSINGEN.
LEERBOEK DER CHEMIE
EN
VAN EENIGE HARER TOEYAS5INGEN:
DOOR
Dr. W. F. KOPPESCHAAR,
DIRECTEUR DER H. B. S. TE 1 S-GRAVENHAGE.
Eerste Deel, -- Anorganische Chemie.
METALLOÏDEN.
DERDE DRUK.
TE LEIDEN, BIJ A. W. SIJTHOFF.
1879.
VOORREDE VAN DEN BERSTEN DRUK.
Ieder zelfstandig leeraar in een wetenschap bezit een eigen methode, die hij bij
zijne lessen volgt, en waarvan hij de gunstigste uitkomsten bij het onderwijs verwacht. Bij sommige wetenschappen, zooals o. a. de natuurkunde, straalt in de bestaande leerboeken nagenoeg eene zelfde methode door, over het algemeen eene min
of meer consequent doorgevoerde stelselmatige; bij de chemie is dit over het algemeen niet het geval. Het is voornamelijk dan ook daaraan toe te schrijven, dat ik
mij de moeite heb, gegeven, om een leerboek samen te stellen volgens mijn eigen
inzichten, als resultaat eener zevenjarige ondervinding, vooral met het doel, om
het tot leiddraad te doen verstrekken voor mijne leerlingen. Ik deel geenszins de
meening, dat men bij het onderwijs in chemie eene in 't algemeen afwijkende methode volgen moet; de stelselmatige behandeling der stoffen brengt toch van zelve
mede, dat het chemisch denken onophoudelijk wordt geoefend, en met het verkrijgen
van feitenkennis wel degelijk algemeene ontwikkeling kan gepaard gaan, mits de
hoeveelheid stof niet te aanzienlijk worde opgevoerd. Vandaar dat ik in dit
leerboek een greep heb genomen, en dien, naar ik vertrouw, zoodanig heb ontwikkeld, dat het geleerde geene oppervlakkigheid blijft. Met opzet heb ik daarom van
verscheidene elementen en verbindingen geen melding gemaakt.
Ik ben geen voorstander, om het technische gedeelte tot een afzonderlijk boek
te bepalen, maar heb dit daarom hier en daar, waar ik het geschikt oordeelde,
ingelascht. Daardoor verliest de behandeling het eentonige, en leeren de jongelui
van lieverlede de chemie toepassen.
Met opzet heb ik atoom- en molecuulbepaling en atomiciteit niet te bekrompen
behandeld, omdat het ware inzicht daarvan zulk een goede grondslag is, om verder
op voort te bouwen, en om het chemisch denken beter te ontwikkelen.
Niet alleen vertrouw ik, dat dit leerboek op de middelbare scholen zijn plaats
kan vinden, maar het zal ook geschikt zijn voor ieder. die de chemie in hare eerste
beginselen moet of wil gaan beoefenen.
'S-GRAVENHAGE, April
1874.
W. F. KOPPESCHAAR.
VOORREDE.
VI
VOORREDE VAN DEN TWEEDEN DRUK.
Het doel, dat ik mij bij de bewerking van dit leerboek heb voor oogen gesteld,
is bereikt geworden. Niet alleen dat het op dit oogenblik op een groot aantal
hoogereburgerscholen in gebruik is, maar het is tevens de leiddraad geworden van
vele aankomende apothekers, van officieren van gezondheid, medische en philosophische studenten bij hunne studie in de beginselen der chemie.
Ik heb gemeend bij de bewerking van den tweeden druk niet de minste verandering te moeten brengen in het algemeene karakter van het boek. Vandaar dat
deze nieuwe uitgave van de eerste alleen daarin verschilt, dat kleine veranderingen,
correctie, spelling en nauwkeurigheid betreffende, zijn aangebracht. Eenige mijner
geachte collega's hebben den wensch uitgesproken, het hoofdstuk der „theoretische
beschouwingen" naar de inleiding over te brengen. Niet dan na rijp overleg heb
ik echter op grond van ondervinding gemeend, ook hierin geene verandering te
mogen aanbrengen. Eerst na de kennis van eenige elementen en hunne verbindingen
kan dit hoofdstuk goed begrepen worden, en zullen de daardoor verkregen inzichten
te beter dienen, om tot de studie der metalen in te leiden.
Mocht deze uitgave een even goede ontvangst te beurt vallen, als de eerste
genoot, ik zou mijne moeite ten volle beloond achten.
'S-GRAVENHAGE, December
1876.
W. F. KOPPESCHAAR.
VOORREDE VOOR DEN DERDEN DRUK.
Gedurende den korten tijd, die er sedert het verschijnen van den tweeden druk
en deze nieuwe uitgave is verloopen, is de condensatie der permanente gassen
door CAILLETET en PICTET proefondervindelijk en schitterend aangetoond. Met de
resultaten van de hier bedoelde proeven heb ik dezen derden druk van mijn boek
vermeerderd. Vóór het afdrukken heb ik tevens nog gebruik kunnen maken van de
bepaling der dampdichtheid van het arsenigzuur-anhydrid door VICTOR en CARL
MEYER, zoodat de moleculairformule van dit anhydrid veranderd is in As o 0^.
'S•GRAVENHAGE, Augustus 1879.
W. F. KOPPESCHAAR.
INHOUD VAN HET EERSTE DEEL.
laleiding......................................... ....................
Verdeelingen nomenclatuur ............. .................................
Middelen, waardoor de affiniteit wordt opgewekt of begunstigd •• ..... ••• .. • . • ..
Vormen, waaronder de vaste lichamen voorkomen ..•.••..•.•..•••...••.••.•..
Zuurstof •...••••.•..•.....••......•.....••••..•.••.•.•...••.•••••
Ozoon .......................................................,........
Waterstof •....•...•.......•.••.•.....•..••.••••....•.•••..•...•.•
Water ........... .....................................................
Stikstof •••.••••.••.•••..•••.•.••...•••..••.••.••.•....•...••••••.
Oxyden van stikstof en de daarvan af te leiden zuren •..••.•..........•...•••
Salpeterzuur ...........................................................
Stikstofoxydule of stikstof hemioxyd ............................. ..........
Stikstofoxyd........................................
Salpeterigzuuran hydrid ..................................................
Stikstofsuperoxyd.. .....................................................
Salpeterzuuranhydrid. ....................................................
Dampkringslucht .......................................................
...................0
Koolstof..........................................................
Verbindingen van kool met zuurstof .......................................
Koolzuuranhydrid.......................................................
Kooloxyd..............................................................
Verbinding van kool met waterstof .......................................
........
of olievormend gas ...................
Aethyleen, zwaar koolwaterstof
Bereiding van steenkoolgas ....... ........................................
De vlam
............................................
Zwavel ....................................
Zuurstofverbindingen van zwavel ..........................................
Zwaveligzuuranhydrid ...................................................
Zwaveligzuur ............................................... ..........
Zwavelzuur ............................................................
Zwavelzuuranhydrid....... ..............................................
Rookend of Nordháuser zwavelzuur, dizwavelzuur .............................
Onderzwaveligzr .......
0
.......................................0
.
.................................
Zwavelwaterstof
0 ............ 9
...................................................
..
.....
Kooldisulfde of zwavelkoolstof
............................................
Bladz.
1.
1 6.
24.
28.
35•
44•
47•
56.
71•
75
76.
85.
89.
91.
92.
95.
96.
106.
116.
'117.
129.
132.
133.
136.
142.
147.
153.
153.
159.
160.
170.
172.
174.
175.
183.
INHOUD.
VIII
Bladz.
Halogenen of zoutvormers. Fluoor, chloor, broom, jood ....................... 185.
186.
Chloor
Chloorwaterstofzuurof zoutzuur. .......................................... 1 95.
Z uurstofverbindingen en oxyzuren van chloor ............................... 199.
Chloor hlorigzuuranhydrid. Onderchlorigzuur ................................. 199.
Chloorzuur ............................................................ 203.
Bromium en Iodium .............................................. 205.
Broomwaterstofzuur Joodwaterstofzuur ..................................... 290.
Stikstofverbindingen der halogenen ........................................ 212.
Chloorstikstof. Joodstikstof ............................................... 212.
212.
Herkenningsmiddelen voor chloor, bromium en
Flnorium ......................................................... 215.
Fluoorwaterstofzuur..................................................... 21 6.
Phosphorus ...................................................... 218.
228.
..............................18.
Zuurstofverbindingen en zuren van phosphorus
Phosphorzuur- en phosphorigzuuranhydrid .................................. 229.
231.
De drie phosphorzuren ...................
Phosphorigzuur .................................................. ...... 233.
Verbindingen van phosphorus met waterstof ................................. 234.
Verbindingen van phosphorus met chloor, bromium en iodium ................. 237.
Phosphortrichloride en phosphorpentachloride ................................ 237.
Arsenicum ........................................................ 238.
239.
Zuurstofverbindingen van arsenicum
................................... 240.
Arsenigzuuranhydrid .................
........................................
242.
Arsenikzuur en zijn anhydrid ......................................
Arsenikwaterstof ........................................................ 243.
Zwavelverbindingen van arsenicum ........................................ 246.
Antimonium of Stibium .......................................... 249.
251.
259.
Oxyden van antimonium...... ...
Antimoniumoxyd........................................................ 251.
Antimoniumzuuranhydrid en de antimoniumzuren ............................ 253.
Antimoei umwaterstof ..................................................... 253.
Chloriden van antimonium ............................................... 255.
Zwavelverbindingen van antimonium ....................................... 256.
Sulfozuren, sulfobasen en sulfozouten ............................ ......... 256.
Borium ....... ....................... ............................ 259.
Boriumzuuranhydrid en de boriumzuren .................................... 260.
Silicinm .......................................................... 262.
Kiezelzuuranhydrid en de kiezelzuren ...................................... 262.
265.
Flnoorsilicium
267.
Chloorilicium
268.
Bepaling van moleculair- en atoomgewicht
282.
Atomiciteit. Valentie
...........................................................
.
iodium........................
...............0..4............
0......
.......040.....4 .....................4...0......4...0.....
.........................................................
................................
.......
e
.............................................
ANORGANISCHE CHEMIE.
INLLIDING-.
De stof is niet tot in het oneindige deelbaar. Wanneer men
eene weegbare hoeveelheid, zekere massa van de eene of andere stof, een
stuk krijt of een stukje suiker b. v., tot een fijn poeder wrijft, neemt
men algemeen aan, dat men eindelijk tot een grens van verdeeling zal
komen, die niet te overschrijden is; m. a. w. dat de stof niet tot in het
oneindige deelbaar is. Niet alleen dat zulks het geval zal zijn met massaas
van vaste, maar ook met die van vloeibare en gasvormige lichamen.
Die kleinste deeltjes, waaruit wij ons zekere massa eener stof denken
te zijn samengesteld, noemt men moleculen.
De chemie houdt zich nu bezig met de studie dier molec u 1 e n. Om dit reeds voorloopig eenigszins duidelijk te maken, moeten
wij door eenige voorbeelden trachten op te helderen, in welken zin wij
dit bedoelen, aangezien de physica of natuurkunde in een anderen zin
eveneens de eigenschappen dier zelfde moleculen bestudeert.
Onderscheid tussehen chemie en physica. -- Wanneer men gewonen, vergiftigen phosphorus in water werpt van -I- 5O, dan bemerkt
men, dat hij van den vasten in den vloeibaren toestand overgaat, m. a. w.
dat hij smelt. De warmte brengt hier dus eene verandering teweeg. Bij
bekoeling zal de phosphorus weder vast worden, en bij nader onderzoek
niet de minste b 1 ij v e n d e verandering in eigenschappen hebben
achtergelaten.
Verhit men evenwel dien zelfden phosphorus eenige graden hooger aan
de lucht, dan ziet men hem spoedig verbranden, en in kleine witte
vlokjes veranderen, die zich in de lucht verspreiden, en die vanzelf
nimmer meer tot den oorspronkelijken toestand van gewonen phosphorus
zullen terugkeeren.
Uit deze beide voorbeelden blijkt, dat de warmte in het eerste geval
2
ELEMENTEN EN SAMENGESTELDE STOFFEN.
geene blijvende verandering heeft teweeg gebracht; het lichaam is alleen
van aggregaatstoestand veranderd, maar daarna weder met dezelfde eigenschappen achtergebleven : het bestudeeren van dergelijke eigenschappen der
stof behoort tot het gebied der physica; d e m o 1 e c u 1 e n zijn hierbij
in hunne constitutie niet veranderd, of m. a. w. de kleinste
deeltjes, waaruit het stukje phosphorus bestond, dat wij in bewerking
hebben genomen, hebben niet de minste blijvende verandering ondergaan.
In het tweede geval heeft de warmte op den phosphorus echter een. geheel anderen invloed uitgeoefend. Bij die hoogere temperatuur is er een
innige vereeniging tot stand gekomen met een bestanddeel der lucht, de
zuurstof, zoodat de moleculen phosphorus b 1 ij v e n d veranderd zij n
in moleculen van eene nieuwe stof, die niet meer alleen uit phosphorus,
maar uit phosphorus en zuurstof bestaan : de studie van dergelijke eigen
stof behoort tot het gebied der chemie.
-schapendr
Wanneer men een week ijzeren staaf in de onmiddellijke nabijheid
brengt van een magneet, dan zal dit ijzer onder diens invloed zelf een
magneet worden, en op zijne beurt weder andere stukjes ijzer aantrekken..
Verwijdert men de ijzeren staaf echter van den magneet, dan zal men
bemerken, dat ook de aantrekkingskracht verdwenen is, en het ijzer weder
in den zelfden toestand verkeert als te voren, en alle oorspronkelijke
eigenschappen heeft teruggekregen. 1)e moleculen, waaruit de ijzeren staaf
is samengesteld, hebben geene de minste b 1 ij v e n d e v e r a n d e r i n g
ondergaan, zoodat weder de studie van dit verschijnsel tot het gebied
(Ier physica behoort.
Wanneer men evenwel zoo'n zelfde ijzeren staaf aan vochtige lucht
blootstelt, bemerkt men ook eene verandering : zij is aan hare oppervlakte
gaan roesten, en bij nader onderzoek blijkt, dat die bruine laag niet
meer de eigenschappen van ijzer bezit; het ijzerroest zelf wordt b. v.
niet meer door een magneet aangetrokken, de moleculen, waaruit het ijzer
bestond, zijn in hunne constitutie blijvend veranderd, want bij -nader onderzoek blijkt, dat het ijzer in gewicht is toegenomen, en dat de zuurstof zich evenals met den phosphorus op eene innige wijze daarmede heeft
vereenigd : de studie van een dergelijke eigenschap van het ijzer, waarbij
de moleculen eene blijvende verandering hebben ondergaan, behoort tot
het gebied der chemie.
Elementen en samengestelde stoffen. — Atomen. • In ons
laatste voorbeeld is er door het roesten van het ijzer een nieuwe soort
van stof ontstaan. Het ijzer heeft zich innig vereenigd met de zuurstof
der lucht; de kleinste deeltjes ijzerroest, de moleculen, bevatten nu twee
verschillende stoffen. Langs mechanischen weg, b. v. door een magneet,
zijn die niet meer van elkander af te zonderen ; maar wanneer wij ons
een molecuul ijzerroest denken, zullen de deeltjes ijzer en zuurstof, die
het samenstellen noodwendig nog kleiner moeten zijn dan het molecuul
;
MENGSEL EN CHEMISCHE VERBINDING.
3
in zijn geheel. Eveneens zal dit het geval zijn met de moleculen, waaruit
de witte vlokjes van het verbrandingsproduct van den phosphorus bestaan,
die behalve phosphorus ook zuurstof bevatten. De kleinere deeltjes nu,
welke de moleculen samenstellen, hebben den naam van a t o m e n verkregen.
Alle lichamen, waarvan de, moleculen uit atomen bestaan van twee of
meer verschillende stoffen, noemt men s a m e n g e s t el d e stoffen.
De samengesteldheid moet natuurlijk blijken uit de omstandigheid, dat
men langs andere dan mechanische wegen verschillende ongelijksoortige
stoffen er uit kan afzonderen. Blijkt het evenwel, dat de eene of andere
stof met al de middelen, die ons ten dienste staan, hardnekkig weerstand
biedt aan eene ontleding in meerdere ongelijksoortige bestanddeelen, dan
noemt men zulk een stof een e 1 e m e n t.
Het begrip van element in de wetenschap moet evenwel niet zoodanig
worden opgevat, alsof wij met mathematische zekerheid zouden kunnen
beweren, dat onze tegenwoordige elementen werkelijk elementen zijn, namelijk stoffen, die voor geene verdere verdeeling in ongelijksoortige meer
vatbaar zijn. Wij beschouwen ze op 't oogenblik alleen als zoodanig, omdat wij tot nu toe er nog niet in geslaagd zijn, ze verder te verdeelen,
ofschoon het zeer licht mogelijk kan zijn, dat stoffen, die wij nu voor
elementen houden, later blijken samengesteld te zijn.
Onderscheid tusschen mengsel en chemische verbinding. -- Het
begrip van samengestelde stof in chemischer zin moet echter nog nader
toegelicht worden. Buskruit b. v. is ook eene samengestelde stof, want
het wordt gemaakt uit salpeter, zwavel en houtskool, maar geenszins eene,
zooals wij in de chemie bedoelen : buskruit is een m e n g s e 1, terwijl het
ijzerroest en het verbrandingsproduct van phosphorus chemische v e rb i n d i n g e n zijn. Het onderscheid dier beide soorten van samengestelde
stoffen zullen wij dus nader moeten omschrijven.
In het ijzerroest zijn de eigenschappen van het metaal en van de zuurstof geheel verdwenen. Een magneet oefent er geen invloed meer op uit,
de metaalglans is verdwenen, de gasvormige toestand der zuurstof is te
vergeefs te zoeken, het geheel is een vast lichaam geworden van eene
andere kleur, dat aan de lucht niet meer verandert, in 't kort met geheel
andere eigenschappen voorzien. Op gelijke wijze kan men gemakkelijk een
tal van punten van verschil opmerken tusschen het verbrandingsproduct
van phosphorus en de beide bestanddeelen, die het samenstellen.
Bij buskruit is dit geheel anders. Salpeter b. v. heeft op zichzelf de eigen
om in water op te lossen, zwavel en houtskool niet; doet men nu een-schap,
weinig buskruit op een stukje filtreerpapier, in een trechter geplaatst (Fig. 1),
en overgiet het met water, dan blijkt bij onderzoek, dat dit al het salpeter
aan het buskruit onttrekt, want als men de doorgeloopen vloeistof uit
dan houdt men al het salpeter, met zijne bekende eigenschappen-dampt,
voorzien, terug. Op het filtreerpapier blijven dan zwavel en houtskool
4
AFFINITEIT.
achter, en door gebruik te maken van een eigenschap van zwavel, om in
zekere vloeistof, zwavelkoolstof genaamd, op te lossen, kan men ook die stof
weder verwijderen, en de houtskool alleen op het filtreerpapier overhouden.
. Wanneer het nu blijkt, dat de samenstellende doelen eenex stof nog
dezelfde eigenschappen hebben behouden, alsof zij ieder op zichzelf waren,
dan noemt men zulk een stof een mengsel.
Blijkt het evenwel, dat het nieuwe lichaam, uit twee of meer stoffen
ontstaan, met geheel nieuwe eigenschappen is voorzien, dan noemt men
zulk een stof eene, chemische verbinding.
Vermillioen b. v. bestaat uit kwik en zwavel, en noch de roode kleur,
noch de poedervormige toestand doen ons hierin de geel gekleurde zwavel
of het vloeibare metaal kwik herkennen. Maar er is meer: zwavelkoolstof lost er geen zwavel
uit op, en door verdund sterk
kan men het metaal er-water
niet uit verwijderen, terwijl kwik
op zichzelf of in een mengsel
zeer gemakkelijk in dat vocht
wordt opgenomen: vermillioen behoort dus tot de chemische ver-
bindingen.
Een mengsel van zwavel en•
houtskool zal o. a. een kleur bezitten, 't midden houdende tusschen
zwart en geel, al naar de betrekkelijke hoeveelheden. Chemisch
met elkander verbonden, leveren
die beide elementen evenwel de
Fig. 1.
kleurlooze vloeistof, zoo even bedoeld, om de zwavel van de houtskool af te zonderen. Vooral door dit
voorbeeld blijkt het onderscheid tusschen mengsel en chemische verbinding ten duidelijkste, want niet alleen is de kleur veranderd, maar in
plaats van een vast lichaam is de vloeibare toestand ingetreden, en bovendien bezit de chemische verbinding der beide elementen een bepaalden
reuk, terwijl zwavel en houtskool en het mengsel van beiden volstrekt
reukeloos zijn.
Affiniteit. -- Een mengsel van zwavel en houtskool zal, tot de uiterste
mechanische verdeeling gebracht, volgens onze ontwikkelde beschouwing
moeten bestaan uit afzonderlijke moleculen zwavel en houtskool. De chemische verbinding tusschen die beide elementen, eveneens tot de uiterste
mechanische verdeeling gebracht, zal ook tot moleculen leiden, maar van
een en dezelfde soort. Elk dier moleculen zal echter noodwendig nog
CHEMISCHE VERBINDING.
kleinere deeltjes zwavel en kool moeten bevatten, dus atomen zwavel en
atomen kool, en nu rijst de vraag, aan welke natuurkracht is het toe te
schrijven, dat de beide elementen hier in deze chemische verbinding in
het molecuul zoo innig zijn verbonden, dat er als het ware een geheel.
nieuw lichaam door ontstaan is, voorzien van geheel andere eigenschappen,
dan elk element op zichzelf bezit?
Ike kracht, waardoor de atomen zwavel en kool in het molecuul der
chemische verbinding zoo innig met elkander verbonden blijven, dat mechanische kracht ze niet kan scheiden, draagt den naam van affiniteit.
Diezelfde kracht doet evenwel ook de verbinding ontstaan. Een mengsel
dier beide elementen b. v. zal bij de gewone temperatuur een mengsel
blijven, maar bij de rood- gloeihitte openbaart zich de, affiniteit, en beide
elementen zullen eene chemische verbinding . aangaan.
Het begrip van affiniteit : de kracht namelijk, waardoor de atomen in
een molecuul zoo innig aan elkander zijn verbonden, en dezelfde kracht,
die tusschen twee of meer ongelijksoortige stoffen een chemische verbinding doet ontstaan, moet echter in geen geval verward worden met de
cohesie, de meerdere of mindere kracht, waardoor de moleculen van een
gelijksoortig lichaam of van een mengsel aan elkander zijn verbonden.
Bij iedere chemische verbinding wordt warmte ontwikkeld. —
Wanneer twee of meer lichamen eene chemische verbinding vormen, hebben
wij gezien, dat het nieuwe lichaam met geheel nieuwe eigenschappen voor
den dag treedt. Bij de vorming vertoonen zich tevens eenige verschijnselen,
die ons eene aanwijzing zijn, dat de stoffen zich niet enkel met* elkander
vermengd hebben, maar dat de bedoelde innige chemische verbinding tot
stand is gekomen.
Voornamelijk hebben wij hier het oog op de warmte , die bij het
ontstaan eenex dergelijke verbinding merkbaar wordt.
Om dit door een voorbeeld toe te lichten, denke men slechts aan de
wijze, waarop wij des winters de warmte verkrijgen, om onze vertrekken
te verwarmen, door verbranding namelijk van steenkolen, turf, enz. Wij
brengen voortdurend scheikundige verbindingen teweeg van de brandstoffen met de zuurstof der lucht. In mindere mate, wat de hoeveelheid
warmte betreft, kunnen wij er ons van overtuigen, door zwavelzuur of
zoogenaamde vitrioololie met water te vermengen. Zoodra de beide vloeistoffen met elkander in aanraking komen, klimt de temperatuur aanmerkelijk; bij bepaalde verhouding zelfs zoo hoog, dat men het glas, waarin
dit geschiedt, niet in de hand kan houden : het zwavelzuur heeft zich
met het water niet vermengd, maar chemisch vereenigd. Eveneens is de
warmte bekend, die bij het blusschen van kalk ontwikkeld wordt. Ook
hier heeft geen vermenging maar chemische verbinding plaats. De warn
die er ontstaat bij het broeien van hooi in de hooibergen, en van ^►
denmest, om den grond te verwarmen voor het kweeken van bloeme
6
WET VAN PROUST.
groenten, zijn alleen een gevolg van een tal van chemische reacties, die
in de massa plaats hebben.
Iedere bepaalde chemische verbinding heeft eene constante
samenstelling (Wet van Proust). — Er is evenwel nog meer wat eene
chemische verbinding kenmerkt. Wanneer men verschillende monsters buskruit onderzoekt omtrent hunne samenstelling, zal men bevinden, dat de
hoeveelheden salpeter, zwavel en houtskool dikwijls zeer veel van elkander
verschillen. Best Engelsch jachtkruit b. v. bevat gemiddeld:
aan salpeter. . . . . . . . 7 9.36°/ s
zwavel . . . . . . . . 10.63
10.01
,, houtskool . . . . . .
terwijl kanonkruit gemiddeld bevat :
aan salpeter. .
. . . 73.58°/
.. .
12.45
,, zwavel
. . . . . . . 13.97 „
,, houtskool .......
Vermillioen integendeel, dat wij als eene scheikundige verbinding hebben leeren kennen, bevat altijd op de 100 deelen:
aan kwik.
8 6.2
13.8
zwavel
,,
Van welken oorsprong het vermillioen ook zij, van Chineeschen, Engelschen of Hollandschen, of dat men het natuurlijke, zooals het o. a. in
Spanje in de mijnen gevonden wordt, onderzoekt, d e p r o c e n t is c h e
samenstelling zal altijd dezelfde zijn.
Dit feit, door PROUST in de jaren 1804-1807 aan verschillende chemische verbindingen met groote nauwkeurigheid het allereerst aangetoond,
en naar hem de wet van PROUST genaamd, dient nog nader te worden
toegelicht, aangezien deze wet eene belangrijke bijdrage heeft geleverd
voor de nader te ontwikkelen atomistische theorie.
Wanneer de verhouding der verschillende elementen in eene zelfde
samengestelde stof altijd blijkt even constant te zijn, vloeit daar ook nood
uit voort, dat bij de bereiding van chemische verbindingen altijd-wendig
constante betrekkelijke hoeveelheden aan de verbinding deelnemen, terwijl
dan de overmaat van de eene of andere stof op zichzelf blijft, en dus
als gemengd daarbij moet voorkomen.
Een paar voorbeelden zullen dit duidelijk maken. Poeder van zwavel
en ijzervijlsel zullen, met elkander vermengd, onder de gewone omstandigheden een mengsel blijven, maar verhit men beiden in een gesloten
toestel, dan heeft de vereeniging plaats tot een geheel nieuw lichaam,
zwavelijzer genaamd. Wanneer nu de verhouding van zwavel tot ijzer genomen is als 32 : 56, dan blijkt na de vereeniging, dat een magneet geen
enkel deeltje ijzer er meer aan kan onttrekken, en dat ook zwavelkoolstof
geen spoor van zwavel er uit zal oplossen. Is de verhouding evenwel een
andere, b. v. 33 : 56, dan blijkt na de vereeniging, dat 1 deel zwavel
,,
WET VAN DALTON.
niet chemisch gebonden is, maar door zwavelkoolstof verwijderd kan worden : het was dus met de 88 deelen zwavelijzer vermengd. Neemt men
in een ander geval b. v. de verhouding als 32 : 60, dan blijkt bij later
onderzoek, dat 4 deelen ijzer nog in vrijen, ongebonden toestand verkeeren.
Water bestaat uit twee elementen, waterstof en zuurstof, beide gassen,
die daarin, wat de gewichtsverhouding betreft, in reden van 1 : 8 voorkomen. Neemt men nu voor de vorming van water de verhouding vol
deze cijfers, dan blijkt na de chemische vereeniging, dat geen der-gens
elementen zelfs in de geringste hoeveelheid op zichzelf terugblijft. Neemt
men echter de verhouding als 2 : 8, dan zal 1 deel waterstof ongebonden overblijven. Zoo ook in het geval als het cijfer voor de zuurstof klimt.
Niet alleen dat deze wet waar is voor elementen onderling, maar zij
is het ook bij het tot stand brengen van verbindingen tusschen elementen
en verbindingen, en ook van verbindingen onderling.
Ongebluschte kalk b. v. bindt zeer gretig water. Is nu de verhouding
als 56 : 18, dan blijkt dat geen der bestanddeelen te veel of te weinig
is aangewend. Zijn de hoeveelheden evenwel in eene andere reden genomen, dan zal of een deel van het een of van het ander overblijven, wat
uit de benoodigde verhouding te berekenen is.
Bij deze voorbeelden wordt natuurlijk ondersteld, dat er bij de vorming
van zwavelijzer geen zwavel, en bij het blusschee van kalk geen water kan
vervluchtigen evenmin door de aangewende als door de ontwikkelde warmte.
Het aantal chemische verbindingen tusschen twee of meer ver
stoffen is beperkt. — Uit de analyse van buskruit blijkt, dat-schilend
er verscheidene soorten van bestaan, grootendeels verschillende door de
kracht, die zij bij de ontploffing ontwikkelen, en de mindere of meerdere
snelheid, waarmede de ontbranding zich in de massa voortplant, dat bij
eene gelijke zorgvuldige bereiding een gevolg is van de betrekkelijke
hoeveelheden salpeter, zwavel en houtskool. Het aantal mengsels tusschen
die drie zelfstandigheden zal natuurlijk oneindig groot kunnen zijn. Het
chemisch onderzoek heeft ook geconstateerd, dat er in vele gevallen tusschen twee of meer stoffen meer dan ééne chemische verbinding mogelijk
is, maar dat het aantal, niet zooals bij de mengsels oneindig groot, maar
b e p e r k t is. Kool, evenals zwavel, vormt met zuurstof slechts twee
chemische verbindingen, zink met zuurstof slechts één.
Wet van Dalton of wet der veelvouden. -- In 1804 heeft DALTON het eerst opgemerkt, dat, wanneer twee stoffen werkelijk meer dan
ééne chemische verbinding vormen, er eene zeer eenvoudige verhouding
bestaat tusschen de gewichtshoeveelheden van een der stoffen, die zich
met eene zelfde hoeveelheid van de andere vereenigen. Hij kwam tot die
opmerking na het onderzoek van twee verbindingen van kool en waterstof. De eene was het gevaarlijke mijngas, dat de ontploffingen in de
steenkolenmijnen veroorzaakt, en de andere de zoogenaamde zwaar-kool-
8
WET VAN DALTON.
waterstof, eveneens een gas, dat o. a. in het lichtgas voorkomt, en bij
verbranding zeer veel licht ontwikkelt. Hij vond in het laatste op dezelfde
hoeveelheid waterstof juist de dubbele hoeveelheid kool gebonden als in
het eerste, wat blijkt uit de volgende cijfers;
In
In de zwaar-koolwaterstof.
mijngas.
het
4
4
kool . . . . . . . 12
24
waterstof. . . . . .
Hij vond verder zijn vermoeden bevestigd na het onderzoek van eenige
verbindingen van de elementen stikstof en zuurstof, die dan ook om haar
grooter aantal bizonder geschikt zijn, om ons die eenvoudige verhouding
te doen opmerken.
De vijf tegenwoordig bekende verbindingen hebben de volgende samenstelling :
14 stikstof met 8 zuurstof.
14
14
14
14
„
„
„
„
„
„
„
„
16
24
32
40
„
De verhouding, waarin de, zuurstof zich dus hier in deze vijf verbindingen met eene gelijke hoeveelheid stikstof heeft verbonden, is als
8: 16 : 24 : 32 : 40, of als 1: 2 : 3 : 4 : 5. Een paar voorbeelden kunnen
nog tot nadere toelichting dienen.
IJzer kan • zich met zuurstof in twee verhoudingen verbinden, namelijk:
56 ijzer met 16 zuurstof.
56 „ „ 24
De verhouding is hier eveneens door eenvoudige g e h e e 1 e getallen
uit te drukken, als 16 : 24, of als 2: 3.
Wij hebben vroeger gezien, dat zwavelzuur en water, beide samengestelde stoffen, zich chemisch kunnen vereenigen. Wij kennen twee verschil
verbindingen tusschen die lichamen, waarvan de samenstelling deze is:-lend
98 zwavelzuur met 18 water.
98
„
„ 36
Ook hier vinden wij eene hoogst eenvoudige verhouding als 18 : 36,
of als 1 : 2.
DALTON heeft hieruit een wet afgeleid, die naderhand, naar hem, de
wet van DALTON is genoemd, en die in deze woorden kan worden uitgedrukt: wanneer twee stoffen meer dan ééne verbinding aan
zullen de gewichtshoeveelheden der eene, die zich-gan,
met eene zelfde hoeveelheid der andere verbinden, zich
altijd verhouden in reden van zeer eenvoudige geheele getallen.
DOEL DER CHEMIE.
9
Met betrekking tot den inhoud der wet noemt men haar ook wel de
wet der veelvouden.
Verklaring van de wet van Dalton. — DALTON vond natuurlijk
tengevolge zijner onderzoekingen aanleiding, om naar eene verklaring voor
deze feiten te zoeken. Hij huldigde het denkbeeld van de wijsgeeren van
den ouden tijd, in de eerste regelen van deze inleiding voorop gesteld,
dat de lichamen niet tot in het oneindige deelbaar zijn, maar uit oneindig kleine deeltjes bestaan, die hij, evenals zijne voorgangers, a t o m e n
noemde (tegenwoordig m o l e c u l e n genaamd). Om nu zijne wet te verklaren, stelde hij vooreerst de hypothese, dat iedere chemische v erbinding tot stand komt door eene innige aaneenlegging
dier kleinste deeltjes of atomen, maar ten tweede dat alle
atomen van een en hetzelfde element even zwaar zijn. Deze
beide hypothesen maken den grondslag uit van de reet zijn naam verbonden gebleven atomistische theorie.
Voor de beide verbindingen van kool met waterstof konden dan waar
zwaar-koolwaterstof twee atomen kool aanwezig zijn, wan--schijnlkde
neer men in het mijngas er slechts één aannam. Voor de vijf ver
stikstofverbindingen kon het geval zich dan misschien voordoen,-meld
dat voor de vorming van een kleinste deeltje van ieder, slechts één
atoom stikstof noodig was, maar 1, 2, 3, 4 en 5 atomen zuurstof. Niet
alleen dat door deze hypothese de wet van DALTON werd verklaard, maar
eveneens die van PROUST, want zijn b. v. alle atomen zwavel en kwik,
die zich op de aarde bevinden, even zwaar, en vereenigen zich bij de
vorming van een molecuul vermillioen b. v. slechts één atoom van elk
dier elementen met elkander, dan moet dit lichaam altijd dezelfde procentische samenstelling hebben.
Nadere omschrijving van het doel der chemie. -- De theorie,
door DALTON gesticht, als een uitvloeisel zijner beide hypothesen, dat de
atomen van een en hetzelfde element allen even zwaar zijn, en dat de
chemische verbindingen plaats grijpen door innige aaneenlegging dier
atomen, deed al spoedig de vraag ontstaan, om in de eerste plaats liet
gewicht dier atomen te bepalen, niet zoo zeer het absolute, maar het
b e t r e k k e 1 ij k e, wanneer het gewicht van het atoom van één der elementen als eenheid werd aangenomen, en in de tweede plaats het aantal,
dat voor iedere bepaalde chemische verbinding noodig was.
DALTON maakte nog niet het onderscheid tusschen molecuul en atoom,
maar al ging hij van de veronderstelling uit, dat de kleinste deeltjes
van een element werkelijk ook door chemische middelen ondeelbare groot
waren, dan ziet men toch gemakkelijk in, dat zijne atomen der elemen--hedn
ten en die der chemische verbindingen . niet identiek zijn, daar de laatste
verzamelingen van minstens twee ongelijksoortige atomen moeten zijn.
Vandaar dat de latere scheikundigen dit scherpe onderscheid wel hebben
10
WETTEN VAN GAY-LUSSAC.
gemaakt, te meer, omdat naderhand is gebleken, dat ook de moleculen
van vele elementen chemische. verbindingen zijn, maar van een en dezelfde
soort, namelijk van atomen van hetzelfde element, die niet meer door
mechanische, maar wel door chemische middelen van elkander te scheiden
zijn. Na DALTON werd dan ook de scheikunde eerst een ware wetenschap,
die zich van lieverlede ten doel stelde:
1 0. om het betrekkelijk en desnoods het absoluut gewicht van de atomen
der elementen te bepalen,
2 0 . om de soort en het aantal dier atomen in de moleculen, zoowel der
.elementen als der chemische verbindingen, op te sporen, waaruit
tevens voortvloeit het betrekkelijk en desnoods het absoluut gewicht
der moleculen,
3 0 • om den bouw der moleculen, m. a. w. de onderlinge rangschikking
der atomen in het molecuul te leeren kennen,
4 0 • om de wetten op te sporen, waarnaar de chemische verbindingen
en ontledingen tot stand komen, en
50 door toepassing dier wetten de mogelijke . samenstellingen en ' ont1 ed ingen te verkrijgen.
Tot het gedeeltelijk bereiken van dit grootsche doel heeft in de eerste
plaats zeer veel bijgedragen de ontdekking van een paar wetten, die wij
nu zullen gaan behandelen.
Wetten van Gay-Lussac. -- Tot nu toe hebben wij alleen gesproken over gewichtshoeveelheden, die aan de chemische verbindingen deelnemen, en in verreweg de meeste gevallen blijken hier geene verhoudingen
te bestaan, die uit te drukken zijn door eenvoudige getallen.
Zwavel neemt b. v. wel haar gelijk gewicht aan zuurstof op bij de verbranding in de lucht, zoodat de verhouding der elementen in de chemische verbinding, hierbij ontstaan, in gewicht is als 1 : 1, maar in verreweg
de meeste gevallen is dit geheel anders : chloor verbindt zich b. v. met
waterstof tot zoutzuur in reden van 35.46 : 1, koper met zuurstof in reden
van 63.3 : 16, enz.
De Fransche scheikundige GAY-LUSSAC heeft het allereerst in het jaar
1808 aangetoond, dat de volumina, waarin de gasvormige lichamen zich met elkander verbinden, altijd uit te drukken
zijn in reden van eenvoudige geheele getallen; daarenboven
heeft hij verder aangetoond, dat er altijd , een zeer eenvoudige
verhouding bestaat tusschen de som der volumina, die aan
de chemische verbinding hebben deel genomen, en het
volumen van de gevormde verbinding, ook in gasvormigen
toestand gedacht.
Chloor verbindt zich met waterstof, in gewichtshoeveelheden uitgedrukt,
in reden van 35.46: 1, maar in reden der volumina als 1: 1. Het volumen
van het gevormde zoutzuurgas bedraagt hier in dit geval de som der
WETTEN VAN GAY-LUSSAC.
11
volumina. Eén liter waterstof b. v. verbindt zich dus met één liter chloor
tot twee liter zoutzuurgas, wat op de volgende wijze door vierkantjes van
gelijke grootte graphisch kan worden voorgesteld:
+
1 vol.
2 vol.
waterstof leveren
zoutzuur.
vol.
chloor
1
leveren
In gewichtshoeveelheden is er voor de vorming van water op 1 deel
waterstof 8 deelen zuurstof noodig. In volumen is de verhouding als 2 : 1
en het volumen van de gevormde hoeveelheid watergas is niet meer gelijk aan de som, maar bedraagt een derde minder, en is dus gelijk aan
twee volumina:
r
—^ r
r
--i
r
-^s
—i
leveren
l ..
J
2
l..
J
vol.
waterstof
L
_.J
L..
1 vol.
+ zuurstof leveren
—J
2 vol.
watergas.
Het ammoniagas dat, in water opgelost, den zoogenaamden vliegenden
geest levert, bestaat in gewicht uit waterstof en stikstof in reden als
3 : 14,04. 1)e volumina, waarin zich deze gassen met elkander vereenigen,
verhouden zich als 3: 1, terwijl het volumen van de ammonia slechts de
helft van de som dier volumina bedraagt, dus 2:
-1- Í
^.._
1_
J L._
3 vol. waterstof
J
L
leveren
J
i
^
^
stikstof leverenammonia.
In de meeste gevallen heeft er geen vermindering van v o 1 u m e n
of c o n t r a c t i e plaats, wanneer de gassen zich in gelijke volumina met
elkander verbinden, zooals in het eerste voorbeeld van zoutzuurvorming,
terwijl zulks a 1 t ij (1 plaats heeft, als de volumina o n g e 1 ij k zijn, zooals
bij water en ammonia.
Deze wetten van GAY-LUSSAC hebben dus alleen betrekking op die gevallen, waarin de lichamen reeds in gasvormigen toestand verkeeren, of
door verhitting daarin gebracht kunnen worden.
Behalve aan deze wetten heeft de ontwikkeling van de atomistische
theorie van DALTON in den laatsten tijd veel te danken gehad aan de
zuiver logische toepassing eener belangrijke hypothese, waardoor dan ook
het bereiken van het groote doel der chemie eerst in onze dagen eene, groote
schrede voorwaarts is gegaan : wij bedoelen de hypothese van AVOGADRO,
nu mathematisch bewezen, en alzoo tot wet verheven,
12
WET VAN AVOGADRO.
Wet van Avogadro. — Na de ontdekking van de wet van DALTON en
van de wetten van GAY-LUSSAC waren er nog geene genoegzame gegevens
voorhanden, om tot de kennis te geraken van de betrekkelijke gewichten
der atomen en moleculen en van hunne constitutie, dat den grondslag
moest uitmaken voor de onbeperkte ontwikkeling der chemische wetenschap.
Die leemte is eerst betrekkelijk laat aangevuld door het overnemen in
onze wetenschap van eene physische hypothese, oorspronkelijk gesteld, om
de wet van BOYLE te verklaren, die zegt, dat voor a 11 e gassen de volumina
omgekeerd evenredig zijn aan de drukkingen, die er op worden uitgeoefend.
Een Italiaansch natuurkundige, AMEDEO AVOGADRO opperde in het jaar
1811 het denkbeeld, dat er, onder gelijke omstandigheden van
temperatuur en druk, in gelijke volumina van gasvormige
lichamen een even groot aantal physische moleculen aan
w e z i g zijn , waaruit natuurlijk voort moet vloeien, dat d e m o 1 e c u 1 e n
van gasvormige lichamen dezelfde ruimte innemen. Drie
jaren later, dus in 1814, heeft de Fransche natuurkundige AMPhRE dezelfde hypothese gesteld; vandaar dat men in de Fransche boeken die
hypothese, nu wet, naar hem genoemd vindt, terwijl wij Nederlanders
met de overige beschaafde natiën der wereld die belangrijke wet met den
naam van AVOGADRO verbinden.
-
Uit deze wet vloeit dus noodwendig voort, dat de verhouding, waarin
de gasvormige lichamen zich in volumen met elkander verbinden, tevens
uitdrukt het aantal der moleculen, die aan de chemische verbinding deelnemen, en ook dat het aantal moleculen van het nieuw daaruit ontstane
lichaam bepaald wordt door het betrekkelijk volumen daarvan.
De ruimte, die elk molecuul van een gasvormig lichaam inneemt, vooirstellende door een vierkant, zooals de volumina in de drie vorige voorbeelden, blijkt het, dat er bij de vorming van zoutzuur 1 molecuul waterstof
zich met 1 molecuul chloor vereenigt tot 2 moleculen zoutzuur dat 2
moleculen waterstof met 1 molecuul zuurstof 2 moleculen water doen ontstaan, — en eindelijk, dat er voor de vorming van 2 moleculen ammonia 3
moleculen waterstof en 1 molecuul stikstof noodzakelijk vereischt worden.
Voor het eerste voorbeeld hebben wij dus de volgende voorstelling:
-}-
L
1 mol.
waterstof
[11
r iT
I
leveren I
L
J
L
J
2
mol.
1 mol.
veren
leveren
+
chloor
zoutzuur.
De beide mol. zuur, bij deze reactie ontstaan, moeten ieder minstens
zijn samengesteld uit é é n nog kleiner deeltje of a t o o m waterstof en
é é n a t o o m chloor, om werkelijk zoutzuur te zijn. Deze eenvoudigste
samenstelling voorloopig aannemende, komt men dus tot de gevolgtrekking, dat de beide a to m e n waterstof en de beide a t o m e n chloor oor-
WET VAN AVOGADRO.
13
spronkelijk het physisch ondeelbaar m o l e c u u l waterstof en het eveneens
physisch ondeelbaar m o l e c u u l chloor hebben uitgemaakt, waaruit in de
eerste plaats de samengesteldheid van de mol. van deze twee elementen
blijkt, zelfs dan ook, wanneer de verhouding van het aantal atomen waterstof en chloor in het molecuul zoutzuur anders blijkt te zijn. Maar tevens
vloeit hier nog dit uit voort, dat er bij de vorming van zoutzuur, door
warmte b. v., eerst een ontleding dier mol. moet voorafgaan, om daarna
door de affiniteit het zoutzuur te doen ontstaan.
Door de volgende verandering in de graphische voorstelling te brengen, zal deze beschouwing nog duidelijker worden:
1
1
at. 1 at.i —}- 1 at. 1 at. leveren [1 at. 1 at. i —f- 1 at. 1 at. i
1
1
1 i
le
2 mol.
veren zoutzuur.
waterstof chloor
1 mol.
1
1 mol.
Door de wet van AVOGADRO in de chemie op die wijze toe te passen,
is het gebleken, dat de moloculen van die elementen, welke reeds in
gasvormigen toestand verkeeren, of daarin door verhitting gebracht kun
worden, meest uit twee atomen bestaan, die, d o o r a f f i n i t e i t a an-ne
e 1 k a n d e r v e r b o n d e n, het physisch molecuul uitmaken. Hiertoe behooren b. v. zuurstof, waterstof, stikstof, chloor. Het molecuul gasvormige phosphorus bestaat uit 4 atomen, terwijl dat van kwik in dien
zelfden toestand slechts uit één atoom bestaat.
Aangezien deze wet slechts van toepassing is op stoffen, die in den
gastoestand verkeeren, is het duidelijk, dat de constitutie van het
molecuul vasten en vloeibaren phosphorus en kwik, die van kool, ijzer,
zilver of van goud nog ten eenenmale onbekend zijn.
Op welke wijze men nu tot de zekere constitutie van de moleculen is
gekomen, zal later behandeld worden, wanneer wij eerst van eenige
lichamen meerdere kennis hebben verkregen. Eveneens is zulks het geval
voor de betrekkelijke gewichten van de atomen der elementen.
Ofschoon men in den laatsten tijd eenige zekerheid heeft verkregen
omtrent het absolute gewicht van de atomen der verschillende elementen, zoo hebben deze cijfers, al waren zij nauwkeurig, voor ons geene
waarde. De kennis omtrent de b e t r e k k e 1 ij k e gewichten der atomen is
evenwel van het hoogste gewicht, en werkelijk zijn de scheikundigen er
in geslaagd, hierin Bene groote nauwkeurigheid te bereiken.
Aangezien het atoom waterstof het minst van allen weegt, werkelijk
het geringste gewicht bezit, is men algemeen overeengekomen, om het
atoomgewicht van dit element als éénheid aan te nemen, waardoor
men voor de betrekkelijke atoomgewichten van de overige elementen
cijfers verkrijgt, die grootex zijn dan één, hetgeen vooral bij berekeningen
een groot gemak oplevert.
-
14
NAMEN DER ELEMENTEN EN SYMBOLEN.
Wanneer wij nu in 't vervolg b. v. zullen zeggen, dat een atoom waterstof 1 weegt, een atoom zuurstof 16, een atoom zwavel 32 en een
atoom kwik 200, dan bedoelen wij hier alleen mede, dat een zuurstofatoom 16 malen zwaarder is dan één waterstofatoom, enz.
Voor 't oogenblik moeten wij hiermede volstaan. In de volgende alphabetische lijst vindt men de namen, symbolen en atoomgewichten vermeld
van de thans bekende 64 elementen.
In dit werk zullen alleen de belangrijkste elementen behandeld worden.
Hunne namen zijn in deze lijst met spatie gedrukt.
W
Namen der elementen.
8
w
W
Namen der elementen.
.2
J1
Mag nesiuni............
Aluminium............ Al 27.5
Mangaan. Manes ..
Antimonium. Stibium ... Sb 122.
Molybdaenium ............
A r s e n i k. Arsenicum...... As 75.
Natrium. Sodium........
Barium ................ Ba 137.
Nikkel Niccolsm........
9.3
Beryllium ................ Be
.
Niobium
.................
Bismuth. Bismuíhum ... Bi 210.
Bo
Osmium .................
11.
Boor. Borium
Palladium ................
Br 79.95
Broom. Bromium
orus...
Phosphor. Phosph
Cadmium
.............. Cd 112.
Platina. Platinum .......
Caesium ................. Cs 133.
Rhodium ................
Calcium ............... Ca 40.
Rubidium ................
Cerium ..... . ........... Ce 92.
35.46
Ruthenium.. .............
Chloor. Chlorium ....... Cl
Selenium ................
Chroom. (,'bromium ...... Cr 52.48
95.
Stikstof. Nitrogenium....
Didymium ............... Di
Strontium .............
Erbium .............. ... Er 112.6
Tantalium ...............
F 1 u o o r. Fluorium........ Fl 19.
`.è
Tellurium................
Gallium ................. Ga
Goud. Aurum............ Au 196.
Thallium ................
........... Fe 56.
IJzer. F
Thorium.................
In 75.6
Tin. Stannum............
Indium. .. . ...
. . . .............
Iridium.
............... Ir 197.8
Titanium................
Uranium
I 126.85
ranium .................
Jood. Iodium............
39.13
Vanadium ................
Kalium. Potassium....... K
W a te r s t o f. .Kydrogenium .
ilicium ......... Si 28.
K i e z e 1. Silicium
Wolframium ..............
Kobalt. Cobaltum ........ Co 58.7
12.
Yttrium .................
K o o 1 s t o f. Carbonium .... C
Zilver. 4ryentum ........
Koper. Laprum .......... Cu 63.3
Z i n k. Zincum............
K wik. Hydrargyrum ...... Hg 200. Zirkonium ...............
9.4
anthanium
.............. La
anum
7.02
Zuurstof. Oa^ygenium ....
Lithium ................. Li
Z w a vel. Sulfur..........
Lo o d. Plumbum.......... Pb 207.
...........
........
.
..
...
Lanth
..........
.
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
Nb
-
ap
24.
55.
96.
23.04
58.7
94.
Os 199.2
Pa 106.
P
31.
Pt 197.8
Rh 104.4
bb 85.4
Ru 104.4
Se 79.5
N
14.04
Sr 87.5
Ta 182.
Te 129.
TI 204.
Th 231.5
Sn 118.
50.
Ti
U
118.8
V
51.
1.
184.
61.7
107.93
65.
89.6
16.
32.
H
W
Y
Ag
Zn
Zr
0
S
SYMBOLEN EN FORMULES.
15
Symbolen of teekens, die de atomen der elementen voorstellen. — Om de chemische reacties op eene beknopte, duidelijke wijze voor
te stellen, heeft men voor het atoom van een element een teeken of
symbool gekozen. Daartoe heeft men gebezigd de hoofdletter van zijn
Latijnschen naam, en in die gevallen, waar meerdere elementen met dezelfde
letter beginnen, gewoonlijk de tweede er bijgevoegd. Een atoom zuurstof
wordt dus voorgesteld door een 0 (oxygenium), een atoom waterstof door
een H (hydrogenium), een atoom kool door een C (carbonium), een atoom
koper door Cu (cuprum), enz.
Aan elk symbool heeft men tevens onafscheidelijk ver
atoomgewicht van het element, zoodat het teeken-bondeht
0 voor zuurstof niet alleen één atoom van dat element beduidt, maar
tevens 16 gewichtseenheden. In het teeken Cu ligt dus evenzeer opgesloten 6 3, 3 gewichtseenheden koper.
Formules, die de moleculen voorstellen. -- Met behulp van deze
symbolen heeft men verder algebraïsche formules ontworpen voor de
moleculen der lichamen. Wanneer in een molecuul van zekere stof slechts
één atoom van elk der samenstellende elementen voorkomt, plaatst men
(le symbolen eenvoudig naast elkander. Over de volgorde, die men daarbij
in acht neemt, zal later gesproken worden. De formule voor zoutzuur is
b. v. H Cl ; dat wil zeggen, niet alleen dat zoutzuur is samengesteld uit
waterstof en chloor, maar tevens dat elk molecuul zoutzuur is opgebouwd
uit één atoom waterstof, wegende 1, en één atoom chloor, wegende 35,46;
dus het gewicht van het molecuul, het m o 1 e c u 1 a i r g e w i c h t, zooals
men zich uitdrukt, van zoutzuur bedraagt 36.46.
Uit iedere moleculairformule is dus altijd te lezen zoowel de qualitatieve als quantitatieve samenstelling van
het molecuul en dus ook van de stof. Wanneer er meer dan één
atoom van hetzelfde element in een molecuul aanwezig is, plaatst men het
cijfer voor het aantal rechts er naast, en wel veelal van onderen, ofschoon
men evenveel recht heeft het bovenaan te plaatsen, evenals een exponent
in de algebra.
De formule van waterstof H2 beduidt dus, dat het mol. van dat element
uit 2 atomen is samengesteld en 2 weegt. In de formule H2 0 voor
water lezen wij, dat elk mol. water 2 atomen waterstof bevat en 1 atoom
zuurstof, en dat dus het moleculairgewicht van water 18 bedraagt. Eveneens is in de formule van zwavelzuur, H S 0 4 te lezen, dat er in het
mol. aanwezig zijn : 2 atomen waterstof, wegende 2, 1 atoom zwavel,
wegende 32 en 4 atomen zuurstof, wegende 64, te samen tot een moleculairgewicht van 98.
Heeft men een bepaald aantal moleculen aan te duiden, dan plaatst men
het cijfer voor de formule; 2 P4 beduidt dus 2 moleculen phosphorus, elk
uit 4 atomen bestaande; 10 Fe S 0 4 beduidt 10 moleculen ijzervitriool, enz.
16
VERDEELING EN NOMENCLATUUR.
Chemische vergelijkingen, die de reacties voorstellen. — Door
middel van deze formules is men ook in staat, om op eene eenvoudige
wijze de chemische reacties voor te stellen door algebraïsche vergelijkingen, waarvan het eerste lid voorstelt de moleculen, die op elkander inwerken, en het tweede lid de moleculen van de gevormde verbindingen.
Om door een enkel voorbeeld de groote waarde dier vergelijkingen aan
te toonen, kiezen wij de reeds behandelde vorming van zoutzuur:
H2 ± 01 2 2 H Cl
Men ziet in deze vergelijking, dat in elk lid deze 1 f d e soort en
hetze 1 f d e a a n t a 1 atomen voorkomen, daar vernietiging van stof
nimmer plaats heeft, maar alleen verandering in de constitutie der moleculen. Wij lezen dus uit deze vergelijking:
1 0 . dat er voor de vorming van zoutzuur gelijke moleculairgewichtshoeveelheden der beide elementen noodig zijn, zoodat men door
substitutie verkrijgt de vergelijking:
2±70.92=72.92
2 0 . dat er bij de vorming van zoutzuur gelijke volumen-eenheden waterstof en chloor in verbinding treden, en dat het volumen van het
gevormde zoutzuurgas gelijk is aan de som der volumina waterstof
en chloor. Volgens de wet van AVOGADRO nemen de moleculen der
gasvormige stoffen, onder gelijke omstandigheden van temperatuur en
druk, een gelijk volumen in. Voor de graphische voorstelling heeft
men als volumen-eenheid voor het molecuul, om later
te ontwikkelen redenen, aangenomen een d u b b e l v i e r k a n t, zoodat
door substitutie daarenboven nog verkregen wordt de voorstelling:
11 2
tr.
± C12 leveren H Cl
J
L
J
^
L_
I
L.
H Cl
Í
-J
Tevens zal men in het vervolg zien, dat, evenals men in iedere vergelijking van de algebra een o n b e k e n d e grootheid kan oplossen, men ook
dikwijls in een chemische vergelijking de vorming van bepaalde stoffen
kan voorspellen, zonder dit eerst door proeven te moeten bevestigen.
Het opstellen en het gebruik dier vergelijkingen zal later ruimschoots
aangegeven worden.
VERDEELING EN NOMENCLATUUR.
Evenals de dieren en planten in verschillende groepen en ondergroepen
worden verdeeld, afgeleid uit verschil in uit- en inwendige constitutie,
17
VERDEELING.
en waardoor do studie der zoölogie en botanie eerst met vrucht mogelijk
is geworden, zoo hebben eveneens de scheikundigen niet alleen de elementen, die in chemisch karakter met elkander overeenkomen, maar ook de
chemische verbindingen in natuurlijke groepen verdeeld.
Evenals in die beide wetenschappen een klasse b. v. bepaald kan worden door het bezit van bizondere organen, zoo zal ook het chemisch
karakter van eene samengestelde stof bepaald kunnen worden door den
aard der elementen, waaruit ze is opgebouwd.
Men verdeelt de elementen gewoonVerdeeling der elementen.
lijk vooreerst in twee groote groepen, n i e t m e t a 1 e n of m e t a 11 o ï d e n
en meta 1 e n. Tot de eerste brengen wij de 15 volgende:
1. Waterstof.
2. Chloor.
3. Bromium.
4. Iodium.
5. Fluorium.
6. Zuurstof.
7. Zwavel.
8. Selenium.
9. Tellurium.
10. Stikstof.
11. Phosphorus.
12. Arsenicum.
13. Antimonium.
14. Silicium.
15. Borium.
Al de overige brengt men tot de groep der metalen. Hierbij moet voor
worden opgemerkt, dat waterstof en antimonium in sommige-lopigreds
verbindingen d e rol van metaal spelen.
Het onderscheid is natuurlijk gelegen in hun verschillend chemisch
karakter, dat echter in den regel gepaard gaat met verschil in physische
eigenschappen.
De metalen zijn reeds gemakkelijk te herkennen aan die eigenschappen,
waardoor zij bij hunne aanwending in nijverheid en huishouding zulk een
groote rol spelen : zij zijn ondoorschijnend, bezitten een bizonderen glans,
hebben over 't algemeen een hoog soortelijk gewicht en zijn goede geleiders voor warmte en electriciteit.
De metalloïden missen gewoonlijk
die kenmerken.
Het onderscheid in chemische
eigenschappen is vooral ontleend aan
die hunner zuurstofverbindingen,
wat uit het volgende blijken zal.
Wanneer men phosphorus onder
een glazen klok op een porseleinen
bord verbrandt (Fig. 2), verkrijgt
men eene witte zelfstandigheid, eene
verbinding met zuurstof, die bij het Fig. 2.
wegnemen der klok spoedig tot eene
vloeistof blijkt te vervloeien, aangezien zij met het water uit de lucht
weder eene verbinding aangaat.
Het chemische lichaam, dat hier gevormd is, blijkt, in water opgelost,
2
18
VERDEELING.
een zuren smaak te bezitten, en een aftreksel van lakmoes sterk r o o d
te kleuren : het is een z u u r.
De ongebluschte kalk is eene verbinding van een metaal calcium met
zuurstof. Met water overgoten, blijkt dit lichaam ook daarmede eene chemische verbinding aan te gaan, maar, in plaats van een zuren, een loog
smaak te bezitten, en een aftreksel van lakmoes b 1 a u w te-achtigen
kleuren : er is een basis gevormd.
De metalloïden vormen nu bij voorkeur zuren en n i m m e r b a s e n,
terwijl de metalen integendeel den grondslag uitmaken dier basen. In
andere bewoordingen uitgedrukt, kan men dus zeggen, dat de elementen
verdeeld worden in zuurvormers en in basenvormers.
Verbindingen van elementen met zuurstof. — De verbinding van
een element met zuurstof draagt in de ruime beteekenis van het woord
den naam van oxyd.
De oxyden verdeelt men verder in: z u u r v o r m e n d e o x y d e n of
anhydriden, basische oxyden en indifferente oxyden.
Onder zuurvormende oxyden of anhydriden verstaat men die oxyden der
elementen, welke, met water chemisch gebonden, een zuur vormen. Het
verbrandingsproduct van phosphorus is dus een zuurvormend oxyd; basische oxyden noemt men die oxyden der m e t a 1 e n, welke, met water
chemisch gebonden, een basis vormen, terwijl men onder indifferente
oxyden die oxyden der elementen verstaat, welke geen dezer beide karakters vertoonen.
Zuren, basen en zouten. — De zure smaak en het vermogen, om
lakmoes rood te kleuren, zijn natuurlijk geen wetenschappelijke kenmerken
van een zuur, te meer daar er een tal van zuren zijn, die onoplosbaar
zijn, en dus die beide eigenschappen missen. Het kenmerk moet dus nader
omschreven worden.
Zwavel vormt met zuurstof een oxyd, dat een zuurvormend oxyd blijkt
te zijn, daar het zich met water tot een zuur verbindt, hetgeen door de
volgende vergelijking kan worden voorgesteld:
S0 3 -+- H2 0=H2 SO 4
Het nieuw gevormde lichaam H2 S 0 4 is het reeds vroeger vermelde
zwavelzuur.
Brengt men dit met de gebluschte kalk in aanraking, dan leert het
onderzoek, dat er weder een chemische reactie plaats grijpt.
De gebluschte kalk hebben wij als een basis loeren kennen, waarvan
de vorming uit het basische oxyd en water aldus kan worden voorgesteld:
Cao -I-H 2 O Ca02 H2
en, evenmin als de zure smaak en de werking op lakmoes wetenschap
kenmerken voor een zuur zijn, evenmin zullen ook de loogachtige-pelijk
VERDEELING.
19
smaak en de tegenovergestelde inwerking op die kleurstof wetenschappelijke
kenmerken voor een basis uitmaken, daar verreweg de meeste van deze
verbindingen geheel en al onoplosbaar zijn, en zij alleen in oplosbaren
toestand gemelde eigenschappen vertoonen.
Brengt men nu een zuur en een basis met elkander in contact, dan zal
het metaal van de basis de waterstof van het zuur geheel of gedeeltelijk
substitueeren, dus haar plaats innemen, en een nieuw lichaam doen ontstaan, dat den naam van zout draagt. Wanneer wij deze reactie door
eene vergelijking weder willen voorstellen, hebben wij:
H2 SO 4
-}-
CaO 2 H2 CaSO 4 ±2H2 0
Tevens blijkt uit het onderzoek, en is ook in dit schema te lezen, dat
de gesubstitueerde waterstof van het zuur met de atomen zuurstof en
waterstof, die van de basis zijn overgebleven, toen het atoom calcium
zich uit de verbinding heeft losgerukt, w a t e r hebben gevormd.
Alle zuren zonder onderscheid bevatten door metalen
s u b s t i t u e e r b a r e waterstof, ofschoon niet alle hun ontstaan te danken
hebben aan de chémische binding van een oxyd, zooals S 0 3 , met water.
Zoo bestaat het zoutzuur uit slechts twee elementen, heeft tot formule
H Cl, en kan dus onmogelijk op de gemelde wijze zijn ontstaan, daar het
element zuurstof in dit zuur geheel en al ontbreekt. Met een basis in
contact gebracht, heeft er echter dezelfde verwisseling plaats: de eindproducten zijn ook een z o u t en w a t e r, b. v.:
H C1 ± Na O H Na CI ± H 2 0
zoutzuur -}- bijtende soda
keukenzout -}- water.
Wanneer wij dus onze beschouwingen te zamen vatten, komen wij tot
de volgende definitie van een zuur:
zuren zijn waterstofverbindingen, die, in contact met
een basis, hare waterstof geheel of gedeeltelijk door één
of meer metalen kunnen doen substitueeren.
Tevens hebben wij door de aangehaalde ,00rbeelden het ware chemische
karakter leeren kennen van een basis, en kunnen dus zeggen dat:
basen verbindingen zijn van een metaaloxyd en water, die
de eigenschap bezitten, om, in contact met een zuur, haar
metaal te verwisselen tegen de waterstof van een zuur.
Verder kunnen wij voor 't oogenblik als eenvoudige definitie van een
zout d e volgende stellen:
zouten zijn zuren, wier waterstof geheel of gedeeltelijk
door één of meer metalen is vervangen.
Later komen wij op die belangrijke verbindingen terug, en voorloopig
kunnen wij ook volstaan, met deze weinige groepen van samengestelde lichamen te hebben vermeld. Er zijn er nog meerdere, waarmede wij eerst te
gelegener plaatse zullen kennis maken.
20
NOMENCLATUUR,
Nomenclatuur der elementen. -- Wat de benoemingswijze of nomenclatuur betreft, zoo is die der elementen aan geen stelsel gebonden,
maar zijn de namen dikwijls geheel willekeurig gekozen. Sommigen heb
hun naam ontleend aan de Bene of andere eigenschap. Men heeft-ben
b. v. den naam zuurstof aan dat element gegeven, omdat men vroeger in
de veronderstelling verkeerde, dat a 11 e zuren dit element bevatten. De
naam waterstof is ontleend aan het water. Bromium is afgeleid van het
Grieksche woord b r o m o s , dat stank beduidt. Iodium is afgeleid van het
Grieksche woord i d e s , dat violet beteekent, de kleur van iodiumdamp.
Zoo heeft men het metaal strontium naar het stadje Strontion genoemd,
omdat het in zijn omstreken het eerst ontdekt is.
De verNomenclatuur der oxyden, zuren, basen en zouten.
binding van een element met zuurstof noemt men, zooals reeds gezegd
is, in de algemeene beteekenis van het woord een oxyd. Gaat evenwel
een element met zuurstof meerdere verbindingen aan, dan moet ieder
door een afzonderlijken naam onderscheiden worden. Wil men eenvoudig
in den naam te kennen geven, dat de lichamen zuurstofverbindingen zijn,
dan lascht men de woorden d i , tri , enz. er tusschen, die dan eenvoudig
het aantal zuurstofatomen aangeven, met betrekking tot dat van het element, waarmede zij verbonden zijn, b. v.:
o
C O noemt men kooloxyd,
C 02„ kooldioxyd,
zwaveldioxyd,
S 02
S 03
zwaveltrioxyd.
Wil men evenwel in den naam het karakter der zuurstofverbinding uit
dan hebben wij reeds geleerd, dat S O 3 met water een zuur-druken,
levert, en dus behoort tot de chemische groep der zuurvormende oxyden
of anhydriden; met het oog op die eigenschap noemt men dan S 0 3 zwavelzuuranhydrid.
Wanneer nu van een element slechts één zuur bekend is, dan noemt
men dat zuur eenvoudig naar den naam van het element. Van de beide
zuurstofverbindingen van kool is er slechts één een anhydrid, dus het
.
„
„
„
daarvan af te leiden zuur:
CO2 ±H 2 0 H2 00 3
draagt dan den naam van koolzuur, en het anhydrid koolzuuranhydrid.
Bestaan er evenwel van een en hetzelfde element twee zuurstofverbindingen, die zuren vormen, dan noemt men het zuur, ontstaan uit het
oxyd, dat de minste hoeveelheid zuurstof bevat, naar het element met
tusschenvoeging van het woordje i g, b. v. :
H 2 S 0 4 noemt men zwavelzuur,
H2 S 0 3
zwavel i g zuur,
„
dus ook
„
NOMENCLATUUR.
21
S 0 3 noemt men zwavelzuurandydrid,
S 02
zwavel i g zuuranhydrid.
„
„
Is het aantal zuren, van een element afgeleid, nog grooter, dan toont
men het onderscheid in den naam aan, door gebruik te maken van de
woordjes onder en over, b. v.:
H
H Cl 0
H Cl 0 2
H Cl 03
Cl 0 4
noemt men o n d e r chlorigzuur.
„ chlorigzuur.
„
„ chloorzuur.
„
„
„ o v e r chloorzuur.
Dc daarvan afgeleide anhydriden ontvangen dan overeenkomstige namen.
Wanneer een metalloïd met zuurstof verbindingen aangaat, die geen
anhydriden zijn, dan volgt men gewoonlijk de algemeene benoemingswijze
voor de oxyden, b. v.:
N 2 0 noemt men stikstof h e m i oxyd,
„ stikstofoxyd,
N 0 „
„ stikstof d i oxyd.
N 0 2 „
Sommige scheikundigen bezigen voor dergelijke verbindingen eene benoemingswijze, overeenkomende met die der metaaloxyden, en gebruiken
daarvoor ter onderscheiding de woordjes u 1 e en super of per, b. v.:
N2 0 noemt men ook stikstofoxyd u 1 e,
„ „ sti stof p e r- of super oxyd.
N 0 2 „
De toevoeging van het woordje ule in de nomenclatuur der metalloïden
beduidt dan altijd eene indifferente zuurstofverbinding, die minder zuurstof bevat, dan in het oxyd van datzelfde element, en het woordje super
of per in dien zelfden zin een hooger zuurstofgehalte.
Wanneer een metaal slechts één oxyd vormt, dat een basisch oxyd is,
dan voegt men het woord o x y d achter dat van het element, b. v.
Ca 0 noemt men calciumoxyd,
„ zinkoxyd,
Zn 0 „
K 2 0 „
„ kaliumoxyd.
Bestaan er twee dergelijke oxyden, dan plaatsen sommige scheikundigen
het woordje u 1 e er achter, om dat oxyd aan te geven, 't welk minder
zuurstof bevat, b. v.:
:á'e 2 0 3 noemt men ijzeroxyd,
„ ijzeroxydule,
„
Fe 0
„ koperoxyd,
„
Cu 0
„ koperoxydule.
Cu e 0
„
Andere scheikundigen bezigen ter onderscheiding eene benoemingswijze,
22
NOMENCLATUUR.
ontleend aan de Latijnsche taal, door gebruik te maken van de uitgangen
o en i, b. v.:
Fe2 0 3 noemt men ook ferrioxyd,
„ „ ferrooxyd,
„
Fe 0
„ „ cuprioxyd,
Cu 0
„
„ „ cuproöxyd.
„
Lu 2 0
De daarvan afgeleide basen noemt men in de algemeens beteekenis
hydroxyden.
Bestaat er van een metaal slechts ééne basis, dan plaatst men er den
naam van het metaal vo ór, b. v. :
Ca 02 H2 noemt men calciumhydroxyd,
zinkhydroxyd,
Zn 0 2 H 2
„ kaliumhydroxyd .
K 0 H
„
„
„
Bestaan er twee basische oxyden van een metaal, dan gebruiken sommige scheikundigen de toevoeging van het woordje u 1 e , terwijl andere
de Latijnsche uitgangen o en i verkiezen, b. v.:
Fe2 Onoemt men ijzerhydroxyd,
ijzerhydroxydule,
Fe 0 2 H 2
„ ook ferrihydroxyd,
Fee 0. H 6 „
„ „ ferrohydroxyd.
Fe 0 2 11 2„
„
„
Voor de nomenclatuur der zouten heerscht er onder de scheikundigen
eveneens hetzelfde verschil. Men benoemt ze namelijk in het eene geval
naar den Nederland schen naam der zuren, en wel zoodanig, dat, wanneer
het metaal van het zout slechts één basisch oxyd vormt, men den naam
van dat metaal er achter plaatst, b. v.:
Ca S 0 4 noemt men zwavelzuurcalcium,
zwaveligzuurnatrium.
Nat S 0 3
„
„
Bestaan er evenwel twee basische oxyden van een en hetzelfde metaal,
dan zijn er ook twee verschillende zouten mogelijk van een en hetzelfde
zuur, en dan bezigt men weder ter onderscheiding het woordje u 1 e , b. v.:
Fee (S 0 4 3 noemt men zwavelzuurijzeroxyd,
zwavelzuurijzeroxydule.
Fe S 0 4
)
„
„
Voor de Latijnsche benoemingswijze geeft men dan aan de zouten, afkomstig van verschillende zuren van een en hetzelfde element de uitgangen a a t, i e t en, zoo het noodig is, nog de voorvoegsels h y p o en s u p e r
of per, b. v.:
zouten noemt men dan sulfaten,
de zwavelzure
„ sulfieten,
„ zwaveligzure
„
„
„
„ hypochlorieten,
„
„
onderchlorigzure
„
„
„ super- of perchloraten.
„ overchloorzure
„
„
„
NOMENCLATUUR.
20
Om deze benoemingswijze op bepaalde zouten toe te, passen, dienen de
volgende voorbeelden:
Ca S 0 4noemt
Nay S 0 3„
Fee (S 0 4 3 „
Fe S 0 4„
)
men dan calciumsulfaat,
„
„ natriumsulfiet,
„
„ ferrisulfaat,
„
„ ferrosulfaat.
Voor die metaaloxyden, welke geen basische oxyden zijn, bezigt men
gewoonlijk ter onderscheiding de woorden di, tri, enz., b. v.:
Mn 0 2 noemt men mangaandioxyd.
Somwijlen verliezen eenige van die indifferente oxyden met een hoog
zuurstofgehalte onder bizondere omstandigheden, b. v. door gloeiing, een
deel van hun zuurstof, en, met het oog op die eigenschap, noemt men
zulk een oxyd dikwijls een super- of peroxyd:
Mn 0 2 noemt men dan in dien zin mangaansuper- of peroxyd,
loodsuper- of peroxyd.
Pb 0 2
„
„
„
„
„
Nomenclatuur der zuren en zouten, die geen zuurstof bevatten. Onder deze moeten vooreerst vermeld worden de zuren, die van
geen anhydrid afkomstig zijn, maar alleen uit waterstof en een metalloïd bestaan, zooals H Cl. Wij hebben die verbinding reeds met den
naam van zoutzuur bestempeld, maar voor vele stoffen gebruikt men
tegenwoordig nog dezelfde namen, waaronder zij buiten de wetenschap
reeds sedert jaren in het dagelijksch leven of in den handel bekend zijn,
Zoo spreekt men ook in de chemie altijd van water, maar zelden van
waterstofoxyd (H 2 0). Zoo bezigt men veelal het woord gips, in plaats
van den wetenschappelijken naam calciumsulfaat of zwavelzuurcalcium
(Ca S 0 4).
In wetenschappelijke taal noemt men zuren, zooals H Cl, maar het element, dat met waterstof verbonden is, en niet naar de stoffen, waaruit
zij bereid worden:
H Cl noemt men dus chloorwaterstofzuur,
„ „ broomwaterstofzuur.
H Br „
De zouten, die uit deze zuren kunnen ontstaan door substitutie van de
waterstof door een metaal, noemt men dan in den algemeenen zin, afgeleid
van een bepaald zuur, b. v. H Cl, óf chloormetalen óf chloriden, en wanneer een metaal slechts één zout vormt met een dergelijk metalloïd, dan
is de benoemingswijze de volgende:
Na Cl noemt men dan chloornatrium of natriumchloride,
„ calciumbromide.
Ca Brt„
„
'7
24
NOMENCLATUUR,
Vormt een metaal echter twee verschillende zouten met zoo'n zelfde
metalloid, dan past men den uitgang i d e toe op de hoogste, en u u r
op de laagste verbinding, of men volgt ook de Latijnsche benoeminswijze,
zooals bij de zuurstof bevattende zouten, b. v.:
Fee Cl 6 noemt men dan ijzerchloride,
ijzerchloruur,
.Fe Cl 2
„
„ ook ferrichloride,
Fee C1 6„
„
„ ferrochloride.
Fe 01 2„
„
„
„
Nomenclatuur der zwavelverbindingen. -- Onder de belangrijke
chemische verbindingen moet nog de nomenclatuur vermeld worden van
die, welke uit zwavel en een metaal bestaan. In 't algemeen noemt men
ze zwavelmetalen of sulfiden, en hier gelden gewoonlijk de regels, uit
volgende voorbeelden:
-gedruktin
Ca S noemt men zwavelcalcium of calciumsulfide,
„
Fe S
„ enkelvoudig zwavelijzer of ijzermonosulfide,
„ tweevoudig
„
Fe S2 „
„ ijzerdisulfide.
De nomenclatuur der andere verbindingen zal later te gelegener plaatse
wel blijken.
MIDDELEN, WAARDOOR DE AFFINITEIT WORDT OPGEWEKT OF BEGUNSTIGD.
Wij hebben in 't begin van onze beschouwingen medegedeeld, dat de
kracht, die de atomen in het molecuul aaneenhoudt, en die de chemische
reacties doet ontstaan, de affiniteit, een geheel ander karakter draagt dan
de cohesie, die de moleculen physisch verbindt.
Voor wij tot de behandeling der stoffen overgaan, moeten wij eerst nog
de middelen aanwijzen, die ons in de chemie ten dienste staan, om de
affiniteit bij de chemische reacties op te wekken of te begunstigen.
1 0 . Door vermindering der cohesie. -- In het dagelijksch leven is
het van algemeene bekendheid, dat men metalen voorwerpen, zooals van
ijzer en staal, voor roesten kan beveiligen, dus de chemische vereeniging
met de zuurstof der lucht zooveel mogelijk kan tegengaan, door de
oppervlakten zorgvuldig te polijsten. Is de oppervlakte ruw, dan
treedt de oxydatie veel gemakkelijker in. Bij het polijsten brengt mende
buitenste moleculen zooveel mogelijk in een plat of zuiver gebogen vlak,
25
OPWEKKEN DER AFFINITEIT.
en de affiniteit der zuurstof jegens die buitenste moleculen moet eerst de
cohesie overwinnen, welke die moleculen onderling en aan de daaronder
gelegene bindt. Is evenwel het ijzer ruw van oppervlakte, of heeft men
het tot een zeer fijn poeder gebracht, dan heeft de vereeniging met de
zuurstof veel gemakkelijker plaats, omdat een tal van moleculen dan niet meer
verkeeren onder de cohesie van de mogelijk omringenden. Een stukje
phosphorus oxydeert langzaam aan de lucht, maar lost men een weinig
in zwavelkoolstof op, en giet men de verkregen oplossing over een vel papier,
dan zal de zwavelkoolstof binnen weinige minuten verdampen, ende phosphorus is dan over de oppervlakte van het papier zóó fijn verdeeld, dat
de oxydatie zóó spoedig plaats grijpt, dat er zelfontbranding intreedt. In
't algemeen begunstigt een fijn verdeelde toestand de affiniteit, doordat
daardoor de cohesie aanzienlijk is verminderd.
In vele gevallen is het tot poeder brengen der stoffen, die op elkander
moeten inwerken, niet voldoende, en moet de vermindering van cohesie
nog op eene andere wijze tot stand worden gebracht. Men bewerkt dan
in sommige dier gevallen eene doelmatige oplossing. Wanneer een vast
lichaam, zooals keukenzout of suiker, in water wordt opgelost, dan ver
moleculen in de oplossing in een toestand, waarin de cohesie-kernd
oneindig minder is geworden ; vandaar dat bruispoeder, een mengsel van
wijnsteenzuur en een koolzuurzout, onveranderd blijft, zoolang het droog
is, en hier het tot poeder brengen nog ontoereikende is, maar noodra
het in water wordt geworpen, dadelijk de chemische reactie plaats grijpt,
en het koolzuurgas onder opbruising ontsnapt.
- 2 0 . Door warmte. Verscheidene reacties, bij onze beschouwingen
aangehaald, hebben hier reeds het bewijs van geleverd. Onze brand.- en
lichtstoffen zullen dan eerst de verbinding met de zuurstof aangaan, als
een deel er van tot zekere gloeihitte is gebracht, terwijl de warmte, die
dan bij de beide chemische reacties vrij wordt, in den regel voldoende
is, om de verdere deelen met zuurstof te doen verbinden. Een mengsel
van waterstof en zuurstof zal bij de gewone temperatuur geene verbinding vormen tot water, maar, met een vlam aangestoken, treedt de reactie
plotseling in.
Volgens de nieuwere beschouwingen omtrent deze kracht is de
warmte een beweging, zoowel van de moleculen der lichamen in hun
geheel, als van de atomen in het molecuul. Wordt nu de warmte in
een lichaam vermeerderd, dan kan de meerdere beweging der moleculen de cohesie verminderen, en daardoor reeds de affiniteit begunstigen, maar in de meeste gevallen is het ontstaan der reactie, door ver
warmte, toe te schrijven aan de sterkere trilling van de atomen-merd
in het molecuul. B. v. een molecuul zuurstof, bestaande uit 2 atomen,
zal met 2 mol. waterstof, ook elk uit 2 atomen bestaande, 2 moleculen
water vormen. Gebruiken wij de voorstellingswijze door vierkantjes:
,
26
OPWEKKEN DER
1- 1 H
.
H 1 ± ! 0 1 0 1 leveren
H 1 ± 1 H
L±
J
1
I
H2O
r
1
1 Mol.
1 Mol.
I
1 Mol.
H 2O
:
I
2 Mol.
dan blijkt het duidelijk, dat er bij de vorming van water eerst eene
ontleding van het zuurstofmoleciiul moet voorafgaan, wil elk atoom zich
aan een mol. waterstof vastleggen. Die voorafgaande ontleding wordt
juist door de warmte teweeggebracht; die doet de atomen sterker trillen,
zoodat eindelijk de affiniteit overwint. Vandaar dan ook dat reeds bestaande verbindingen, evenals hier de zuurstof, door warmte gemakkelijk
uiteenvallen of ontleed worden, zooals in den verderen loop onzer beschouwingen zoo dikwijls blijken zal.
3 0 . Door licht.
Wanneer men geen vreemdeling is in de groote
uitvindingen van onzen tijd, dan blijkt ons uit de photographie en de
andere daaraan verwante kunsten, dat men alleen met behulp van krachtig
licht, zooals zon-, electrisch- en magnesiumlicht, vele chemische reacties
kan tot stand brengen. Wanneer een met zilververbindingen gevoelig gemaakte glazen plaat of een vel papier in de chambre obscure de licht
ondervindt van het daarop vallend beeld, dan brengt het-indruke
licht eene ontleding dier verbindingen tot stand, dat naderhand blijkt
uit de blijvende stoffen, waaruit de afbeelding bestaat. Wat hier door
het licht is geschied, is van gelijken aard als 't geval bij de vermeerderde warmte, want licht is eveneens een soort van beweging. Chloor en
waterstof, met elkander vermengd, en in het duister bewaard, zullen geen
zoutzuur vormen, maar zoodra de zonnestralen het ongehinderd beschijnen,
zal de reactie dadelijk plaatsgrijpen. Hier moet ook, even als bij water,
een voorafgaande ontleding van de moleculen der beide elementen intreden, en daarna eerst de samenstelling tot zoutzuur tot stand komen,
wat door de volgende voorstelling duidelijk wordt, en dat door sterkere
trilling van de atomen in het molecuul kan geschieden:
r J i pj I^I
r
lever en
-}-
-
1 Mol.
H C1
-
1 Mol.
1 Mol.
^I f
-}-
I
1 Mol.
4°. Door status nastens of toestand van wording. -- Een tal
van chemische verbindingen kunnen niet direct opgebouwd worden, door
de benoodigde elementen met elkander in den fijnst mogelijken toestand
AFFINITEIT.
2%
te vermengen, op te lossen of aan de werking van warmte of licht bloot
te stellen. Sommige dier verbindingen zijn dikwerf zoo zwak in hare
constitutie, de affiniteit tusschen de atomen onderling is soms zoo gering,
dat de versterkte trilling, door warmte b. v., weder eene ontleding zou
doen ontstaan. In vele van deze gevallen gelukt het ons echter, wanneer
wij één of meer elementen in elkanders onmiddellijke nabijheid, b. v. in
eene vloeistof, in den toestand van atoom uit eene reeds bestaande ver
kunnen doen vrij worden. In het molecuul waterstof b. v. zijn-bindg
de beide atomen door affiniteit aan elkander verbonden, en wij hebben
het bij de vorming van zoutzuur gezien, dat er eerst eene ontleding
moet voorafgaan; wordt evenwel een atoom waterstof uit eene verbinding
uitgestooten, dan is het voorzien met de geheel onverminderde hoeveelheid affiniteit, en werkt dan daarmede veel krachtiger in op andere moleculen in de nabijheid of op andere atomen, die gelijktijdig uittreden, en
doet dais op die wijze dikwijls verbindingen ontstaan, die langs geen
anderen weg te bereiden zijn. Op die wijze kunnen wij b. v. zeer gemakkelijk eene chemische verbinding tot stand brengen tusschen zwavel
en waterstof, tot dat kwalijk riekende gas 112 S, 't welk bij rottende eieren
ontwikkelt, terwijl het uit de elementen direct door verwarming bijna
niet is op te bouwen,. De waterstof en de zwavel in dit voorbeeld moeten
dan in w o r d e n d e n of nasceerenden toestand verkeeren, en het tot
stand brengen der vereeniging zelve noemt men door toestand v a n
wording of status nastens.
5 0. Door eleetrieiteit. -- Ook deze kracht gebruiken wij in de chemie,
vooral om ontledingen te doen plaats hebben, zooals later te gelegener
plaatse zal worden aangetoond.
6 0. Door katalytische kracht.
. Wij hebben vroeger gezegd, dat
een mengsel van waterstof en zuurstof zich tot water verbindt, wanneer
het met een vlam wordt aangestoken; de vereeniging wordt dan door
vermeerderde warmte tot stand gebracht.
Brengt men echter in zulk een mengsel bij de gewone temperatuur
een weinig zeer fijn platina, zoogenaamd platinaspons, dan treedt de reactie
in, het platina wordt door de ontwikkelde warmte spoedig gloeiend, en
wanneer het geheele mengsel alsdan nog niet tot water is verbonden,
draagt de gloeihitte er verder toe bij, om de reactie ten einde te,
brengen.
In 't algemeen hebben de poreuse lichamen, zooals houtskool, puimsteen
en platinaspons, de eigenschap, om gassen in zich te verdichten, dus de
moleculen dichter bij elkander te brengen, waardoor , waarschijnlijk de
reactie wordt teweeggebracht, want naderhand vinden wij de platinaspons
in onveranderden toestand terug, en de ondervinding heeft ook geleerd,
dat dezelfde hoeveelheid voortdurend nieuwe hoeveelheden water kan
doen vormen.
--
28
KRISTALLEN.
Voor een tal van dergelijke gevallen heeft men echter nog geene genoegzame verklaring gevonden, en bestempelt men den invloed van zulke
lichamen, die aan de chemische reacties zelve geen deelnemen, met den
naam van katalytische- of contactkracht.
VORMEN, WAARONDER DE VASTE LICHAMEN VOORKOMEN.
Ten slotte moeten wij voor de behandeling der elementen en chemische
verbindingen nog spreken over de vormen, waaronder de vaste lichamen
voorkomen, aangezien die, in tegenstelling van de vloeibare en gasvormige,
bij hunne wording een bepaalde gedaante kunnen aannemen.
Kristallen. — Wanneer eene vloeibare of gasvormige stof langzaam tot
den vasten toestand overgaat, neemt men in zeer vele gevallen waar, dat
de moleculen zich op eene regelmatige, symmetrische wijze rangschikken,
en daardoor aanleiding geven tot de vorming van een regelmatig lichaam,
dat men den naam geeft van k r i s t a 1. Voorbeelden daarvan vindt men
zoowel in de natuur als onder de kunstproducten, zooals bergkristal,
kalkspaath, klipzout, aluin, soda, suiker, enz.
Elementen van een kristal. Bij eene nauwkeurige beschouwing
van een afzonderlijk naar alle richtingen goed ontwikkeld kristal, b. v.
een octaëder van aluin, neemt men vooreerst waar, dat de vlakken, die
het begrenzen, geese gebogen maar altijd p 1 a t t e vlakken zijn; ten
tweede dat de vlakken door rechte lijnen zijn begrensd, die den naam
van ribben hebben verkregen, en ten derde dat de hoeken der vlakken
in punten te zamen komen, en die de hoeken van het kristal genaamd
worden. Bij eene verdere beschouwing van een kristal merkt men op,
dat het zich van uit het middenpunt in bepaalde richtingen heeft uit
Bij den octaëder of het regelmatige achtvlak valt het dadelijk-gebrid.
in het oog, dat die richtingen loopen naar de viervlakkige hoeken van
het kristal, dat die richtingen allen rechthoekig ten opzichte van elkander
geplaatst zijn, en, van uit het middenpunt gerekend, zich allen even ver
uitstrekken.
Bij andere kristalvormen, die schijnbaar geen overeenkomst met den
octaëder hebben, zooals bij den cubus of hexaëder, blijkt het, dat de aard
van ontwikkeling op de eenvoudigste wijze afgeleid, geheel en al dezelfde
is, want van uit het middenpunt van het kristal loopen de richtingen
van ontwikkeling naar het midden der vlakken, staan ook loodrecht op
elkander, en strekken zich eveneens even ver uit.
Het zijn juist deze richtingen, die de voorname grondslagen zijn ge-
29
KRISTALSTELSELS.
worden voor een goede stelselmatige verdeeling van al die verscheidenheid van vormen, waaronder de kristallen in de natuur voorkomen, en
waaronder wij zoo vele kunstproducten kennen.
Aan die richtingen, welke wij ons binnen in het kristal als denkbeeldige
lijnen kunnen voorstellen, gaande door het middenpunt van het kristal,
heeft men den naam van kristallographische assen of eenvoudig a s s e n
gegeven, en zoo brengen we nu alle vormen, die een gelijk assenstelsel
bezitten, tot één en hetzelfde stelsel.
De grondslagen, waarop de kristallographische stelsels rusten, zijn dus:
1 0 . het aantal der assen,
2°. hare betrekkelijke lengte en
3°. haar betrekkelijke stand.
Het regelmatige stelsel. — Bij den octaëder en cubus (Fig. 3 en 4),
die hiertoe behooren, zijn er drie dergelijke assen, die tegenover elkander
gelegen symmetrische deelen vereenigen; zij zijn allen even lang en recht-
Fig. 3.
Fig. 4.
hoekig op elkaar geplaatst. De naam is daaraan ontleend,, dat alle vormen
een volkomen regelmaat in alle richtingen vertoonen.
Dikwijls merkt men aan een enkel kristal de vlakken op van twee of
meer verschillende grondvormen, zooals uit fig. 5 blijkt, maar dan zijn
het altijd vormen van hetzelfde stelsel, • en de afzonderlijke assen vallen dan altijd te zamen. De
eerie vorm gaat dan ook gemakkelijk in de andere
: 'ó ••.
over, want als men van den octaëder de hoeken
>
h
zijn
de
afstom-
afstompt, rechthoekig op iedere as,
<
-
pingsvlakken die van den cubus, en de assen
o
snijden dan ook het midden dier vlakken.
--- -^-•
Voor ons doel is het voldoende, om van elk
stelsel de beide vormen te leeren kennen, die hier
voor het regelmatige vertegenwoordigd worden ^'g. 5.
door den octaëder en den cubus, en die men in
de kristallographie gewoonlijk bestempelt met de namen van p i r a m i d e
f`
en prisma.
30
KRISTALSTELSELS.
Het kwadratische stelsel. — Hiertoe behooren kristallen met drie
I ,
'!
1 1
1 1
. 1
1
!
1
I
I
1
1
1
1
1
1
1
1
I
1 1
11
'
,
1
1
'1
1
1
.1
1
1
1
,
1
11
Fig. 6.
Fig. 7.
nog onderling rechthoekige assen, :maar waarvan er één. ongelijk, dus langer
of korter dan de beide anderen is. Fig. 6 en 7 vertoonen hiervan eene
piramide en een prisma. De naam is daaraan ontleend, dat, als men de
piramide verdeelt in twee wiskunstige piramiden, er nog één geval mogelijk
is, waarbij hare grondvlakken dan nog kwadraten zijn: het is die doorsnede, waarin de beide gelijke assen gelegen zijn.
Het rhombische stelsel.
—
Hierbij merkt men op drie ongelijke,
maar alle nog onderling rechthoekige assen. Iedere doorsnede van de piramide, waarin twee assen gelegen zijn, vertoont een rhombus of ruit, waar1
;
1
1
,
11
' 11
,
1 '
1
1
^
;
1
1
I
1
1
1
1
1
;
1
1
1
1
1
1
1
1
^
1
1
1
1
1
1
1
1
(
1
1
I
1
1
1
1
1
1 1
1A'
1 1
1 t
' 11
1 1
1
^1
11
11
1
1
I ,s
Fig. 8.
i
Fig. 9.
aan de naam ontleend is. Fig. 8 en 9 doen ons de beide zelfde vormen
weder zien.
Het monoklinisehe stelsel. — Dit stelsel vertoont in alle zijne vormen
drie ongelijke assen, waarvan twee nog rechthoekig op elkaar zijn geplaatst,
maar de derde helt ten opzichte van één van beiden, wat in den naam ligt
uitgedrukt, want mono beduidt één en klinisch stamt af van k 1 i n e in,
31
K1ISTALSTELSELS.
dat hellen beteekent. De fig. 10 en 11 geven van dit stelsel weder de
gemelde vormen te zien.
1
•
.
^
1
1
1
1
I
1
1
1
1
^
;
'
1
'
1
1
i
1
'
1
^
1
Fig.
'
i
1
r
10.
Fig. 11.
Hiertoe behooren alle vormen, waar drie
Het triklinische stelsel.
ongelijke assen in voorkomen, die geen van allen meer rechthoekig ten
opzichte van elkander geplaatst zijn, of m. a. w. waar zij allen hellen,
zooals de naam uitdrukt, (Fig. 12 en 13) .
1 1
I
^
^
I
,
I
^
1^^♦11.
ice'
♦
♦ '
1
1
I
11 II
1/
I ^
1 '
I
^
^
^
i
r
f
I I
II
II
II
Fig.
12.
Fig. 13.
Het hexagonale stelsel. — Dit is het eenige stelsel met vier assen,
waarvan drie gelijk, gelegen in een plat vlak, elkander snijdende onder
gelijke hoeken of hoeken van 60°, terwijl een vierde ongelijke er loodrecht
op geplaatst is. Van dit belangrijke stelsel stellen fig. 14 en 15 weder
de hexagonale piramide en het prisma voor.
Uit hetgeen wij hier ontwikkeld hebben, leiden wij nu omtrent het
wezen der kristallen af, dat het lichamen zijn, die van uit een middenpunt
zich naar alle richtingen hebben ontwikkeld naar de wetten der symmetrie,
begrensd zijn door platte, geometrische vlakken, en die bij nader onderzoek splijtbaar zijn volgens bepaalde richtingen. Dit laatste punt moet
32
KRISTALSTELSELS.
nog nader worden toegelicht. Wanneer men een of ander gemakkelijk
splijtbaar kristal, zooals van kalkspaath, gips of van mica, hetzij door
splijting, hetzij door verbrijzeling met een hamer in kleinere tracht te,
verdeelen, zal men altijd opmerken, dat de nieuwe vlakken van de ver
kleinere kristallen evenwijdig loopen met die van den een of an--kregn
deren grondvorm van het stelsel. Een kristal van vloeispaath b. v., voorkomende als cubus, zal door den hamer in octaëders uiteenvallen. Een
Fig. 14. Fig. 15.
natuurlijke diamant, hetzij als octaëder of cubus, is alleen met een mes
te splijten, als de richting, waarin men dit tracht te doen, slechts evenwijdig loopt aan een van de vlakken van den octaëder. In alle andere
richtingen is het totaal onmogelijk.
Dit kenmerk is vooral van hooge beteekenis, wanneer door verbrokkeling of afslijting de uitwendige vormen zijn verloren gegaan.
Dimorphie. De stoffen, die voor kristallisatie vatbaar zijn, zullen
altijd denzelfden kristalvorm aannemen, wanneer de omstandigheden, waar
dit plaats grijpt, dezelfde zijn. Vandaar dat eene grondige studie-onder
van dit deel der natuurwetenschappen zoo veel bijdraagt, om op het uit
aanzien reeds dadelijk een tal van lichamen te herkennen; maar-wendig
daarenboven veroorlooft zij ook, om, wanneer een en dezelfde stof onder
verschillende vormen voorkomt, tot de gevolgtrekking te geraken, dat de
omstandigheden, waaronder de kristallisatie heeft plaats gehad, niet geheel dezelfde zijn geweest, waardoor dan ook in vele gevallen meer licht
over sommige vragen wordt verspreid.
Sommige stoffen kunnen onder verschillende omstandigheden vormen
aannemen, die niet tot een en hetzelfde stelsel behooren. Zoo kristalli
zwavel bij den overgang van den vloeibaren in den vasten toestand,-sert
op eene temperatuur van 114°, in het monoklinische stelsel in zeer lange
prismen, terwijl dit zelfde element uit eene oplossing in zwavelkoolstof
bij de gewone temperatuur aanschiet in rhombische piramiden.
In dergelijke gevallen zegt men, dat zulk een stof d i m o r p h is, en het
verschijnsel zelf noemt men d i m o r p h i e, dat tweevormigheid beduidt.
AMORPHE LICHAMEN.33
1)it is evenwel in geen geval van toepassing, wanneer een en dezelfde
stof onder verschillende omstandigheden kristalliseert in vormen van een
en hetzelfde stelsel, zooals keukenzout, dat gewoonlijk voorkomt in cuben,
maar ook in octaëders kan verkregen worden.
Isomorphie. Dit verschijnsel van gelijkheid van vorm heeft
even als dimorphie Bene beperkte beteekenis; men verstaat er namelijk
niet onder, dat twee verschillende stoffen isomorph zijn, als zij denzelfden
kristalvorm vertoonen, zooals diamant en keukenzout, die beiden zoowel
in cuben als in octaëders kunnen kristalliseeren, maar ze moeten daarenboven een gelijke samenstelling bezitten. Calciumcarbonaat, Ca C 0 3 en
ijzercarbonaat, Fe C 0 3 komen beiden gekristalliseerd voor in rhomboëders,
die tot het hexagonale stelsel behooren, en zijn daarom isomorph, omdat
hunne chemische constitutie dezelfde is, het zijn- beide carbonaten of koolzure zouten, waarvan de basische oxyden, die er aan ten grondslag lig
gelijke wijze zijn geconstitueerd. Twee-gen,htCa0FOop
verbindingen, die isomorph zijn, kunnen ook met elkander gemengd regel
dat bij niet isomorphe lichamen geenszins het geval-matigkrslen,
is; want lost men b. v. keukenzout en salpeter, die in dit laatste geval
verkeeren, samen in water op, en verdampt men naderhand de vloeistof,
dan zal men weder afzonderlijke cuben van keukenzout en afzonderlijke
rhombische piramiden van salpeter verkrijgen.
Dit belangrijke verschijnsel in de leer der kristalvormen zal ons later
van dienst zijn, om tot het atoomgewicht van sommige elementen te geraken, als soms andere hulpmiddelen daartoe ontoereikend zijn, aangezien
het in dergelijke gevallen zeer waarschijnlijk is, dat de moleculen van
zulke verschillende stoffen eerst dan denzelfden kristalvorm zullen aannemen, als het aantal atomen in elk hetzelfde is, daar anders de groepeering tot verschillende vormen zou aanleiding geven.
Ten slotte moeten wij nog omtrent de gekristalliseerde lichamen doen
opmerken, dat de vorm in den regel met het bloote oog moeielijk is
waar te, nemen, wanneer een tal van zeer kleine kristalletjes tot een
samenhangende massa zich hebben vereenigd, zooals b. v. bij de meeste
marmersoorten, granieten en lavaas het geval is. Voor zulk een toestand
gebruikt men dan het woord kristallijn.
Amorphe lichamen. -- In tegenoverstelling van de gekristalliseerde
staan de amorphe of v o r m eb o o z e, lichamen, waaraan noch met het
bloote oog, noch bij eenige vergrooting eene -bepaalde gedaante is op te
merken. Niet alleen treffen wij deze in de natuur aan, zooals krijt, vuursteen, puimsteen, steenkool, chalcedoon, maar vele kunstproducten worden
in dezen vorm verkregen. Alle glassoorten, aardewerk, gebakken steen en
vele chemische verbindingen, die in de natuur veelal gekristalliseerd voor
kunnen in de laboratoriën tot nog toe alleen als amorphe poeders-komen,
of samenhangende massaas verkregen worden, zooals zwavelijzer, kalk,
•
34
GEORGANISEERDE LICHAMEN.
magnesia, enz. Sommigen daarvan veranderen van toestand na langeren
of korteren tijd, en gaan dan bij nader onderzoek in mikroscopisch kleine
kristalletjes over, zooals opgemerkt wordt bij gerstesuiker, rattenkruit,
gepraecipiteerd calciumcarbonaat en anderen.
Georganiseerde lichamen. -- Een bizonderen vorm vertoonen daarenboven nog de elementaire organen, waaruit het dierlijk en plantaardig lichaam is opgebouwd. Beschouwt
men met eenige opmerkzaamheid een katoen- of linnenvezel of de eene of andere zetmeelkorrel onder
den mikroscoop, dan kan men niet zeggen, dat men
hier te doen heeft met een gekristalliseerd, noch met
een amorph lichaam. Bij katoen en linnen merken
wij holle, of met een vocht opgevulde, lang gerekte
cellen of vezels op, en bij zetmeel vrij regelmatig
gevormde bolvormige lichaampjes. Fig 16 geeft ons
eene afbeelding van vaten in planten te zien, die
ook een bepaalden vorm hebben. Dergelijke vormen,
welke in alle geval meer den amorphen, dan den
Fig. 9 6.
gekristalliseerden toestand naderen, en bijna alleen
onder den invloed van 't leven ontstaan, heeft men met den naam van
georganiseerd bestempeld.
NIETMETALEN UP 1VIETALLOÏDEN.
z
UTRSTOF.
Atoomgewicht 0 = 16. — Moleculairgewicht 0 2 = 32, — Densiteit met betrekking
tot lucht = 1.10563. — Densiteit met betrekking tot waterstof = 16. — 1 liter
zuurstof weegt bij 0° en 760 m. M. 1.4298 gram.
Voorkomen in de natuur. -- Van alle elementen komt zuurstof in
de grootste hoeveelheid op onze aarde voor; vooreerst in vrijen, ongebonden toestand in de dampkringslucht, waar zij ongeveer 5 deel van uitmaakt, vervolgens chemisch gebonden voor -9 in het water, als bestanddeel
van de meeste rotssoorten en een tal van mineralen, en verder in bijna
alle deden van planten en dieren.
Bereiding. -- Aangezien de zuurstof niet verbonden, maar slechts
gemengd met de stikstof in de lucht voorkomt, ligt het voor de hand,
dat, wanneer men eene geschikte stof bezat, die de eigenschap had, om
de stikstof te binden, men in de atmosfeer een onuitputtelijke bron had,
om daaruit dit element af te zonderen. Dit vraagstuk is evenwel nog
niet bevredigend opgelost, zoodat wij nog steeds onze toevlucht moeten
nemen tot zuurstofverbindingen, die op de eene of andere wijze moeten
ontleed worden.
1 0 . DOOR VERHITTING VAN DE OXVDEN DER EDELE METALEN. ---- In
het dagelijksch leven zijn eenige metalen in gebruik, die nimmer aan de
lucht roesten, m. a. w. zich niet onder de gewone omstandigheden met
de zuurstof chemisch verbinden, zooals goud, zilver, kwik. Wij zijn even=
vel in staat, om langs scheikundigen weg werkelijke oxyden van deze
metalen te bereiden, die echter allen de eigenschap bezitten, om door
3C)
ZUURSTOF.
eenvoudige verhitting die zuurstof weder los te laten, en zich dus weder
volkomen te splitsen. Daartoe is k w i k o x y d wel het meest geschikt,
zoowel om de betrekkelijke goedkoopte, als om de geleidelijke ontleding,
die het ondergaat.
Men verhit daartoe eene zekere hoeveelheid rood kwikoxyd in een
glazen buis van moeilijk smeltbaar glas, die aan het eene einde dichtgesmolten is, en geeft verder aan den toestel de inrichting, zooals die in
fig. 17 is afgebeeld.
De ontleding is volkomen, dat wil zeggen, het molecuul kwikoxyd
splitst zich door de warmte in kwik, dat zich in den glazen ballon ver-
Fig. 17.
zamelt, en in zuurstof, die boven water kan worden opgevangen. In eene
chemische vergelijking wordt de ontleding uitgedrukt door:
HgO
= Hg-}-O
Aangezien er evenwel na het uiteenvallen der mol. kwikoxyd telkens
weder 2 atomen zuurstof zich tot 1 mol. chemisch vereenigen, moet de
vergelijking verdubbeld worden:
2 Hg 0 2Hg±0 2
2 0. DOOR VERHITTING VAN SOMMIGE SUPEROXYDEN. -- Onder de superoxyden, die in de natuur voorkomen, is het mineraal p y r o 1 u s i e t bizonder geschikt, om op eene meer goedkoope wijze eene vrij aanzienlijke
hoeveelheid zuurstof te leveren. Het bestaat voor ongeveer 95 0% uit
mangaansuperoxyd. Door gloeiing in een ijzeren toestel verliest dit het
derde gedeelte van zijn zuurstof, en gaat daardoor in een lager oxyd
van mangaan over, wat uit de volgende vergelijking blijkt:
3 Mn 0 2 0 2 -{- Mn 3 04
Men gebruikt daartoe een ijzeren flesch, waarin het kwik in den handel
ZUURSTOF. 37
wordt gebracht. Het mangaansuperoxyd wordt evenwel eerst bij tamelijke
roodgloeihitte ontleed, zoodat de flesch met het fijngestooten mineraal in
een oven met flink brandende kolen moet omgeven worden.
Dit superoxyd komt ook dikwijls in zeer onzuiveren toestand voor,
vermengd met ongeveer de helft vreemde bestanddeelen, en wordt dan
gewoonlijk met den naam van bruinsteen bestempeld. Dergelijke on
zuivere soorten zijn minder geschikt voor de, afscheiding van zuurstof,
want niet alleen dat dan het gas, daaruit bereid, zeer onzuiver is, maar
de opbrengst is dan ook veel geringer.
3 0 . DOOR VERHITTING VAN DE CHLORATEN OF CHLOORURE ZOUTEN. --^
De groote chemische fabrieken brengen tegenwoordig een dier zouten voor
een betrekkelijk geringen prijs in den handel, en wel het kaliumzout,
wetenschappelijk genaamd k a 1 i u m c h 1 o r a a t of chloorzuurkalium, veelal
ook chloorzure potasch genoemd. Alle chloraten verliezen door verhitting
al hun zuurstof, vandaar dat deze bereidingswijze tegenwoordig het meest
in gebruik is, zoowel om geringe hoeveelheden te ontwikkelen, als om
zich grootere te verschaffen voor verschillende doeleinden. Wanneer men
het zout verhit in een glazen retort of kookkolfje (Fig. 18), bemerkt
men eerst, dat het gaat smelten, en vervolgens rijkelijk zuurstof ontwikkelt. Van lieverlede vermindert de gasontwikkeling, en eerst na veel
Fig. 18.
sterkere verhitting wordt de overige hoeveelheid afgescheiden. De oorzaak
hiervan is daarin gelegen, dat de eerste hoeveelheden zuurstof, die door
de verhitting worden afgescheiden, voor een deel in gastoestand optre-
den, maar voor een ander deel het nog niet ontlede kaliumchloraat hooger
38
ZUURSTOF.
oxydeereRR tot kaliumperchloraat of overchloorzuurkalium, hetgeen door
de volgende vergelijkingen duidelijk wordt:
KCl0 3 = 3 0+KCl
20=0 2
0 ± K Cl 0 3 K Cl 0 4
Alle reacties te zamen nemende, verkrijgt men als eindvergelijking:
2KC10 3 02 ±KCl±KC10 4
Voor de ontleding nu van dit kaliumperchloraat is eene vrij hooge temperatuur noodig. De ondervinding heeft echter geleerd, dat, wanneer men
kristallen van kaliumchloraat vooraf met ongeveer -j gedeelte bruinsteen
vermengt, en dan gaat verhitten, de gasontwikkeling geleidelijk afloopt,
en de volkomene ontleding bij veel lagere temperatuur plaats grijpt.
Voor de ontleding van geene te groote hoeveelheden van het zout, b. v•
voor 25 50 gram, kan de verhitting nog geschikt in een glazen retort of
kookkolfje plaats hebben, het best op een zandbad geplaatst, en met een
waschflesch verbonden, om de deeltjes bruinsteen terug te houden, die
mechanisch worden medegevoeltd. Heeft men evenwel grootere hoeveelheden zuurstof te ontwikkelen, b. v. een grooten gashouder, of een gutta-
a
Fig. 19.
percha zak te vullen (Fig. 19), dan gebruikt men met voordeel een
koperen toestel met een conisch ingeslepene stop, en verbindt deze eveneens met een waschflesch, voor een deel met water gevuld, en geleidt
dan het gas door middel van een gutta-percha buis verder.
Bij de verhitting van het mengsel van kaliumchloraat en bruinsteen
bemerkt men dan, dat de gasontwikkeling eerst een geruimen tijd uit
maar dan vrij spoedig en zonder vertraging afloopt. Heeft de ont--blijft,
wikkeling te hevig plaats, dan verwijdert men de gasvlam.
ZUURSTOF.
39
Bij onderzoek blijkt, dat, na de ontleding van het kaliumchloraat, de
bruinsteen nog in geheel onveranderden toestand aanwezig is. Tot nu toe
heeft men nog geene goede verklaring voor de rol, die hier de bruinsteen speelt; waarschijnlijk gaat hij de vorming van kaliumperchloraat
tegen, en wordt het zout direct gesplitst in zuurstof en kaliumchloride,
zoodat de bereiding dan voorgesteld kan worden door de vergelijking:
2KC10 3 30 2 -{-2K Cl
Ofschoon deze bereidingswijze tegenwoordig in vele opzichten de meest
verkieslijke is, komt het gas toch nog te hoog in prijs te staan, om zeer
in 't groot in een tal van takken van - industrie te kunnen worden toegepast. Later zullen wij gelegenheid hebben, om op dit onderwerp terug
te komen.
Afscheiding van zuurstof onder den invloed van oxydeerbare
stoffen. — Het komt in de chemie menigvuldig voor, dat men stoffen
moet oxydeeren, d. i. met zuurstof vereenigen, bij de gewone temperatuur,
waartoe het element, wanneer het in den gastoestand verkeert, niet in
staat is. In dergelijke gevallen gelukt die oxydatie wel, wanneer men de
bedoelde stoffen in onmiddellijke aanraking brengt met de zich ontwikkelende zuurstof, wanneer zij zich pas uit eene verbinding losrukt, dus
in den atoomtoestand , als wanneer de affiniteit onverminderd kan
werken.
Daartoe is o. a. zeer geschikt een mengsel van mangaansuperoxyd en
verdund zwavelzuur. Behalve door gloeiing verliest dit superoxyd een
deel van zijn zuurstof, wanneer men het met sterk zwavelzuur verhit.
Onder den invloed van dit zuur ontstaat er namelijk eene neiging tot
splitsing, die door deze vergelijking kan worden uitgedrukt:
Mn 02 Mn 0±0
Het mangaanoxydule of manganoöxyd is een sterk basisch oxyd, dat
met zwavelzuur dadelijk bij de splitsing een zout vormt onder afscheiding
van water:
Mn0±H2SO4 MnSO 4 ±H 2 0
De volkomene ontleding kan dus voorgesteld worden door de vergelijking:
2Mn0 2 ±2H 2 SO 4 0 2 ±2MnSO 4 +2H 2 0
Op die wijze kan men ook werkelijk zuurstof g a s bereiden, maar de
ontleding gaat langzaam.
Verdunt men het zuur van te voren met water, dan zal er zelfs bij
verwarming geen gas ontwikkelen, maar de reactie zal wel plaatsgrijpen,
als er tegelijkertijd in het verdunde zuur de eene of andere stof is op-
40
ZUURSTOF.
gelost, waarmede de uittredende zuurstof zich kan verbinden. Dergelijke
reacties geschieden dan in den regel reeds bij de gewone temperatuur.
Bij de vermelding van de eigenschappen van dit element, zullen wij
de hooge beteekenis in de chemie van een dergelijk mengsel door een
paar voorbeelden in 't licht stellen.
Physische eigenschappen. -- Zuurstof is bij de gewone temperatuur
een kleurloos, reukeloos en smakeloos ,gas. Bij — 130 0 gaat zij onder een
druk van 273 atmosfeeren tot een kleurlooze vloeistof over.
Zuurstof is weinig oplosbaar in water.
liter water lost bij 0 ° 41 c. M 3 . gas op,
„ 100 32
„
,, 20° 28
,,
alles bepaald bij een normalen druk van 760 m. M.
Chemische eigenschappen. -- Zuurstof vertoont eene sterke neiging,
om zich - met de meeste stoffen te vereenigen, zoowel met elementen als
met een tal van chemische verbindingen, wat dagelijks door de onder
bevestigd wordt, wanneer men een lichaam ziet verbranden.-vindg
Vandaar dat men die eigenschap gewoonlijk uitdrukt, door te zeggen dat
zuurstof de verbranding onderhoudt. In 't algemeen bestaat dus het
wezen der verbranding in niets anders, dan in het vereenigen van de
verbrandende stoffen met de zuurstof der lucht. Aangezien zij daarin
slechts voor 5 voorkomt, en de stikstof geen deel neemt aan de vereeniging, dus haar streven tot vereeniging tempert, zal een lichaam, in zuivere
zuurstof verbrandende, veel heviger de daarmede gepaard gaande ver
-schijnelva
warmte en licht vertoonen.
Men kan zich dus eerst van het ware karakter der zuurstof overtuigen,
door eenige stoffen in het zuivere, onvermengde . gas te verbranden. Een
o zwavelstok b. v. zal aan de lucht geheel uitdooven, als het
verbranden met vlam heeft opgehouden, maar brengt men zulk
een, met nog slechts een enkel gloeiend plekje voorzien, in
een glas met zuurstof gevuld, dan zal men dadelijk den zwavelstok weder zien vlam vatten, en veel heviger en spoediger
zien voortbranden dan in de lucht.
Men zal in 't vervolg opmerken, dat wij zoowel elementen
als samengestelde stoffen trachten te herkennen, door de eene
of andere eigenschap waar te nemen, die voor een bepaalde
stof kenmerkend is. Zoo gebruikt men gewoonlijk een glimmenden zwavelstok, om ons van de tegenwoordigheid van het
F^ . g . 2 .
zuivere, onvermengde zuurstofgas te overtuigen.
Om door een ander voorbeeld haar streven tot verbranding aan te
toonen, kan men de proef op dezelfde wijze inrichten met een kaarsje,
aan een ijzerdraad bevestigd, in dier voege als fig, 20 aangeeft. In een
41
ZUURSTOF.
glas met zuurstof gebracht, zal het dadelijk weder vlam vatten, wanneer
de pit slechts hier of daar nog een glimmend plekje vertoont.
Zoo weet men dat een stukje houtskool, even aangestoken, aan de
lucht weder uitgedoofd wordt, maar in onvermengde zuurstof zal het,
aan een ijzerdraad bevestigd of op een ijzeren lepeltje geplaatst, met
groote hevigheid verbranden.
Het element kool gaat hier eenvoudig eene chemische verbinding aan,
wat door de volgende vergelijking kan worden voorgesteld;
C-á-0 2 C 0 2
Eveneens verbrandt zwavel in onvermengde zuurstof veel heviger met
een fraai blauwachtig licht, wanneer men haar van te voren in de lucht
aan een enkel plekje heeft aangestoken. Fig. 21 geeft de wijze aan, hoe
men dergelijke verbrandingsproeven het best kan
ten uitvoer brengen.
Wanneer men op gelijke wijze phosphorus in
een ruime flesch in zuivere zuurstof verbrandt,
heeft de verbranding met een verblindend licht
plaats.
Bij al deze proeven heeft men de stoffen eerst
moeten aansteken, d. i. de vereeniging van een
tal van lichamen met de zuurstof heeft eerst
dan plaats, wanneer men ze tot een bepaalde
temperatuur heeft verhit. Het Bene lichaam moet
Fig. 21.
men tot gloeiens toe verhitten, zooals den zwavelstok en de pit van het kaarsje in onze beide voorbeelden, terwijl men
een stukje phosphorus slechts even behoeft aan te raken met een of ander
voorwerp b. v. een glazen staafje, dat minstens de temperatuur van 60°
bezit, om dadelijk vlam te vatten.
Zoo verbrandt ijzer met dezelfde verschijnselen van warmte en licht,
wanneer het gloeiend in zuivere zuurstof wordt gebracht. Het best gelukt
deze verbranding, wanneer men een stalen horlogeveer, tot een spiraal
gedraaid, nadat men haar eerst hare veerkracht heeft ontnomen door verhitten in een gasvlam, met een brandend stukje zwam aan het uiteinde
voorzien, in een glas met zuurstof dompelt. Het zwam zal daarin met
groote hevigheid voortbranden, en het uiteinde der veer gloeiend maken,
zoodat zij daarna begint te verbranden onder het verspreiden van schitterende vonken. De warmte, die hier bij de spoedige vereeniging met zuurstof ontwikkeld wordt, is zoo aanzienlijk, dat de gloeiende druppels van het
verbrandingsproduct Fe 3 04 in het glas van den bodem der flesch dringen.
Een laagje water, vooraf daarin gedaan, kan dit meestal verhinderen.
-
Fig. 22 geeft ons eene duidelijke voorstelling dezer prachtige proef.
In wetenschappelijke taal uitgedrukt, gebruikt men het woord o x y-
42
ZUURSTOF.
d e e r e n voor al dergelijke verbrandingsprocessen of vereenigingen met
zuurstof.
Niet altijd gaat die vereeniging van een lichaam met zuurstof gepaard
met merkbaar licht of warmte. Het roesten van verscheidene metalen aan
de lucht is eveneens eene verbranding of oxydatie, maar eene uiterst
langzame, zoodat de warmte, die daarbij i n
dezelfde hoeveelheid ontwikkeld wordt,
aan onze zintuigen ontsnapt, en zich ongemerkt
over het lange tijdsverloop aan de omringende
voorwerpen mededeelt.
Men geeft gewoonlijk aan dergelijke ver
naam van 1 a n g--brandigeofxytë
z a m e verbranding. Het roesten of oxydeeren van ijzer, lood, zink, koper zijn daar
dus voorbeelden van, waarbij de ontwikkelde
warmte in 't geheel niet waar te nemen is.
Fig. 2. In dat zelfde geval verkeeren ook een tal van
organische stoffen, wanneer ze veranderingen
ondergaan, die men in het dagelijksch leven bestempelt met de namen
van vergaan, vermolmen of verweeren, zooals van hout, afgevatlen bladeren, enz.
Bij sommige dergelijke oxydatiën kan echter het proces nog zoo betrekkelijk snel plaats grijpen, dat er wel geen licht, maar toch nog warmte
genoeg ontwikkeld wordt, om door het gevoel of met behulp van een
thermometer te worden waargenomen. Tot eene dergelijke langzame ver
behoort de ademhaling der dieren en van den mensch.-brandig
1)e groote Fransche scheikundige LAVOISIER, wien de eer toekomt, van
het eerst het ware karakter der verbranding te hebben aangegeven, heeft
ook tegelijkertijd in 1777 aangetoond, dat de zuurstof, die bij de adem
dieren door het bloed wordt opgenomen, op-halingvmesc
haar weg door het lichaam zich chemisch met sommige deelen vereenigt,
en aanleiding geeft tot de vorming van koolzuur en water, daar de
elementen kool en waterstof in die stoffen voorkomen. Vandaar dat wij
dat koolzuur bij de uitademing uit het lichaam verwijderen, aangezien
het aderlijke bloed het in de longen afzet, terwijl dit tegelijkertijd de
zuurstof van de ingeademde lucht opneemt. Voor verreweg het grootste
deel is nu de dierlijke warmte het gevolg van die langzame verbranding.
Dieren, die voor hun levensonderhoud veel zuurstof verbruiken, snel
ademen, zullen dus een hoogere lichamelijke warmte bezitten dan die,
welke een trage ademhaling vertoonen : het bloed van een vogel is ook
warmer dan dat van een reptiel of van een visch.
Na de bereidingen van dit element hebben wij nog eene wijze van afscheiding van zuurstof besproken, die dan alleen plaats grijpt, wanneer er
-
ZUURSTOF.
43
eene oxydeerbare stof gelijktijdig voorhanden is: v e r d u n d zwavelzuur
ontleedt dan alleen mangaansuperoxyd, wanneer er in de vloeistof tevens
zulk een stof aanwezig is.
Men kan d eze reactie o. a. aantoonen met zuringzuur, H 2 C2 0 4
(C2 0 3 + H 2 0). Wanneer men een weinig bruinsteen met verdund zwavelzuur in een bekerglas overgiet, zal men niet de minste inwerking bespeuren, maar voegt men er een weinig zuringzuur bij, dan ziet men
dadelijk gasontwikkeling. Bij nader onderzoek blijkt het gas koolzuur
2 te zijn, want brengt men een brandenden zwavelstok in-anhydri,C0
de ruimte van het glas boven de vloeistof, dan wordt de vlam uitgebluscht, een bewijs voor de tegenwoordigheid van dit gas.
Dit C 0 2 is ontstaan door de oxydatie van het zuringzuur, want:
H 2 C 2 04 ±0 2CO 2 -}-H 2 0
De zuurstof, die zich van het mangaansuperoxyd heeft afgescheiden,
heeft in atoomtoestand het zuur geoxydeerd, maar is niet als gas, 0 2 in
vrijen toestand opgetreden.
Bene dergelijke oxydatie wordt vooral in de organische chemie veel
gebezigd, om verbindingen bij gewone temperatuur te oxydeeren,-vuldig
met het doel om tusschen-oxydatieproducten te verkrijgen. Wanneer men b. v. alcohol, C 2 116 0 verbrandt , dat is volkomen oxydeert,
dan zijn de verbrandingsproducten koolzuuranhydrid en water:
c2 H 6 0+3 o }= 2CO 2 -{- 3H2 0
Brengt men evenwel alcohol in aanraking met het bedoelde mengsel
van bruinsteen en verdund zwavelzuur, dan heeft er ook wel oxydatie
plaats, maar die gaat niet verder dan tot de vorming van azijnzuur:
C 2 11 6 0±20 C211402±1120
terwijl azijnzuur weder aan de lucht kan verbrand worden tot dezelfde volkomen oxydatieproducten C 0 2 en H 2 0, zooals bij alcohol ook plaats heeft:
C2 H4 0 2 -}- 2 0 ._2 CO 2 --}- 211 2 0
0
Wij zullen later gelegenheid hebben, om, bij de behandeling van het
element chromium, nog met een dergelijk oxydatiemiddel kennis te maken.
44
0ZO0N.
Moleculairgewicht 0 0, = 48.
In 1783 heeft onze landgenoot VAN MARUM het eerst opgemerkt, dat
zuurstof in een glazen buis een eigenaardigen reuk verkrijgt, als men er
een tal van elektrische vonken in laat overspringen. Ook nam hij waar,
dat zij alsdan de eigenschap verkreeg, om kwik te doen roesten of oxydeeren tot rood kwikoxyd, dat in de atmosfeer of in gewone zuurstof
niet plaats heeft.
Deze belangrijke proeven schijnen onopgemerkt te zijn gebleven, totdat
SCHÖNBEIN in 1840 opnieuw deze belangrijke verandering van zuurstof
aan het licht bracht, door de zuurstof te onderzoeken, die bij de galvanische ontleding van water wordt afgescheiden. Hij nam aan haar een eigen
reuk waar, denzelfden, dien men opmerkt in een vertrek, waarin-ardigen
men eenigen tijd met een elektriseermachine is werkzaam geweest, en
tevens vond hij het oxydeerend vermogen veel sterker.
Door de onderzoekingen daarenboven van een tal van geleerden is het
buiten twijfel gesteld, dat men hier alleen te doen heeft met een bizonderen toestand, waarin dit element verkeert.
SCHÓNBEIN heeft de zuurstof in dien toestand den naam van o z o o n
gegeven, van het Grieksche o z o, i k riek.
Wat wij tot op dit oogenblik met eenige zekerheid er van weten, is
in hoofdzaak het volgende:
Vorming en eigenschappen. — Wanneer men door een zeker volumen
gewone zuurstof in een glazen buis tusschen platinadraden een reeks van
elektrische vonken laat overspringen, of nog beter zoogenaamde donkere
ontladingen tot stand brengt van elektriciteit van zeer sterke spanning,
dan bemerkt men vermindering van volumen in gelijke mate, naar
evenredigheid van de vorming van ozoon. Volgens de wet van AVOGADRO
is dus het aantal moleculen verminderd, maar de hoeveelheid stof, het
aantal atomen is hetzelfde gebleven. Wanneer nu het molecuul gewone
zuurstof uit 2 atomen bestaat, moeten er dus hier moleculen gevormd
zijn geworden, uit een grooter aantal atomen opgebouwd. Uit de hoeveelheid ontstaan ozoon, in verband met die vermindering, is men tot liet
besluit gekomen, dat het mol. ozoon uit 3 a t o m e n is samengesteld, dus
tot moleculairformule moet hebben 0 3 ; en aangezien de moleculairgewichten evenredig zijn aan de densiteiten, is de waarschijnlijke densiteit
met betrekking tot lucht 1,65 85.
De grootste contractie, die men bij het ozonifieeren van zuurstof door
middel van elektrische ontladingen heeft verkregen, bedraagt ^'z . Hieruit
vloeit voort, dat er in zulk een geval dan ruim 16 volumen-percenten 02
OZOON.
45
veranderd zijn geworden in 0 3 . In plaats van zuiver ozoon kan men dus
tot nu toe slechts een mengsel verkrijgen, dat niet meer dan ruim 18 0/o
er van bevat, en hierin moet grootendeels de reden gezocht worden,
waarom wij omtrent het ware karakter van deze zuurstofmodificatie nog
niet die zekerheid verkregen hebben, welke er bestaat omtrent andere
stoffen, die men zuiver kan isoleeren.
Ontneemt men nu aan een dergelijk mengsel van ozoon en zuurstof al
het ozoon, door er een lichaam in te brengen, dat wel door ozoon, maar
niet door gewone zuurstof wordt geoxydeerd, dan bemerkt men gee n
v e r m i n d e r i n g van v o l u m e n, en tevens dat er alleen gewone zuurstof
overblijft. Daaruit vloeit voort, dat het aantal moleculen hetzelfde gebleven
is, en dat dus ozoon zich niet in zijn geheel met de stoffen heeft vereenigd,
maar dat elk moleccuul slechts 1 atoom heeft afgestaan, en zoodoende weder
tot gewone zuurstof is overgegaan. Brengt men dus kwik daarmede in aanraking, dan kan die oxydatie door de volgende vergelijking worden voorgesteld:
0 3 ±Hg=Hg0±0 2
Wanneer het oorspronkelijke mengsel van ozoon en gewone zuurstof op
minstens 237 ° wordt verhit, dan wordt het ozoon plotseling ontleed, en
men verkrijgt weder het vorige volumen zuurstof terug, dat men aan de
elektrische ontladingen heeft blootgesteld ; dus het aantal moleculen is hier
weder in dezelfde mate toegenomen, als het verminderd is geworden bij de
ozoonvorming, wat door de beide volgende vergelijkingen wordt uitgedrukt:
3 02 2 03
20 3 302
Door deze eigenschap, om door verhitting weder in gewone zuurstof
over te gaan, wordt het eenigszins duidelijk, waarom men een grootere
opbrengst van ozoon verkrijgt door donkere ontladingen dan door vonken,
daar deze laatsten door haar eigen warmte aan den eenen kant weder afbreken, wat de elektriciteit aan den anderen • kant eerst heeft opgebouwd.
Tevens wordt hierdoor het feit verklaard, dat men nimmer ozoonhoudende
zuurstof verkrijgt, wanneer die bij hooge temperatuur wordt afgescheiden,
zooals bij verhitting van kwikoxyd en van kaliumchloraat en bij gloeiing
van mangaansuperoxyd.
Met het oog op het feit, dat ozoon slechts een deel van zijn zuurstof
afstaat bij de oxydatie, en ook bij sterke verhitting, even als mangaan
overgaat in een lagere zuurstofverbinding van zuurstof 0 2 , noemt-superoxyd,
men dit belangrijke lichaam ook wel zuurstofsuperoxyd, en schrijft men de
formule van het molecuul 0 0 2 , overeenkomstig met Mn 0 2 , Pb 0 2 , Ba 0 2 ,
die alle superoxyden zijn.
Behalve door elektrische ontladingen, heeft men opgemerkt, dat ozoon
ook ontstaat bij langzame oxydatie. Het best geschiedt dit, wanneer men
stukjes phosphorus, met een weinig water bevochtigd, op den bodem van
46
OZOON.
een groote flesch gedurende eenige uren langzaam laat oxydeeren. De
phosphorus gaat bij deze oxydatie tot P2 0 3 over en niet tot P2 0 5 , zooals
bij verbranding of snelle oxydatie. Tegelijkertijd krijgt de lucht, in de
flesch aanwezig, den reuk en de verdere eigenschappen van ozoon.
Ook wordt er ozoon gevormd bij de ontleding van water door den galvanischen stroom. De zuurstof, die daarbij wordt afgescheiden, is ozoonhoudend.
Om zeer spoedig en gemakkelijk ozoonhoudende zuurstof te verkrijgen,
waarmede men de meeste oxyileerende eigenschappen van die belangrijke
stof kan aantoonen, vermengt men in een droge, ruime flesch eenige kristalletjes van kaliumpermanganaat met zwavelzuur. Het zuur ontleedt dit
zout onder ontwikkeling van zuurstof, die sterk ozoonhoudend is. Of in
plaats van dit zout kan men ook met goed gevolg bariumsuperoxyd
nemen, dat met zwavelzuur eveneens zuurstof ontwikkelt, die ozoon bevat:
Ba0 2 ±H2 S0„
--
BaSO 4 ±H 2 0±0
Men ziet uit deze vergelijking, dat elk mol. Ba 0 2 één atoom zuurstof
verliest, en nu vereenigen sommigen zich bij paren tot gewone zuurstof,
0 2 , terwijl anderen zich bij drieën tot ozoon, 0 3 chemisch verbinden. Die
zelfde groepeering heeft ook plaats bij de electrolyse van water.
Uit de onderzoekingen is liet nu verder gebleken, dat ozoon ten allen
tijde in mindere of meerdere hoeveelheid
in de lucht voorkomt, wat afhankelijk
schijnt te zijn van temperatuur, jaargetijde,
elektrischer toestand, enz.
Om zijne tegenwoordigheid in zuurstof
of lucht aan te toonen, is zeer geschikt
een reepje papier met een oplossing van
joodkalium doortrokken, wanneer men
namelijk de zekerheid heeft, dat er geene
andere stoffen aanwezig zijn, die dezelfde
ontleding kunnen tot stand brengen. Men
bemerkt dan, dat het papier b r u i n wordt,
dus dat er iodium is afgezonderd tengevolge van de oxydatie van het kalium.
Aangezien iodium echter vluchtig is, is
het verkieselijker het papier te gelijkertijd
met een stof te doortrekken, waarmede het
iodium zich dadelijk bij zijn ontstaan tot
Fig. 23.
eene niet vluchtige verbinding kan vereenigen, en die vinden wij in stijfsel, dat met iodium eene verbinding
vormt van een blauwe kleur. Dus papier met eene verdunde oplossing
van joodkalium en stijfselpap doortrokken, wordt b l a u w gek 1 e u r d i n
ozoonhoudende zuurstof.
WATERSTOF.
47
Men kan ook de oplossing dier beide stoffen zelve gebruiken, om in een
glazen buis als afsluitingsvloeistof te bezigen voor eene zekere hoeveelheid zuurstof, die men door elektrische ontladingen met ozoon bezwangert,
zooals in fig. 23 is afgebeeld. Na verloop van eenigen tijd zal dan de
vloeistof blauw gekleurd worden.
Wat het karakter der oxydatie verder betreft, heeft men opgemerkt,
(lat er in den regel de hoogste zuurstofverbinding gevormd word. t.
Een zilveren plaatje, met water bevochtigd, wordt, na eenigen tijd aan de
werking van ozoon te zijn blootgesteld, zwart gekleurd door de oxydatie tot
Age 0 2 en niet tot Ag e 0. Eveneens wordt papier, met loodhydroxyd bestreken, er bruin door gekleurd, door de vorming van loodsuperoxyd, Pb 0 2
Een dun laagje bruin zwavellood op papier wordt gebleekt, want er
wordt wit loodsulfaat gevormd:
.
PbS±400 2 PbSO 4 +40 2
Phosphorus wordt tot phosphorzuur, zwavel tot zwavelzuur geoxyd.eerd.
Ook een tal van organische stoffen worden aangegrepen, die anders in
de lucht onveranderd blijven; zoo wordt eene indigo-oplossing door ozoon
ontkleurd .
VRAGEN TER BEANTWOORDING.
1. Hoeveel zuurstof, in gewicht en in volumen, kan men verkrijgen door de ontleding
van 1 kilogram kwikoxyd?
2. Hoeveel pyrolusiet van 96 0 1, 0 moet men door gloeiing ontleden, om een gashouder
van 25 liter inhoud te vullen?
3. Hoeveel kaliumclhloraat heeft men daartoe noodig, en hoeveel kaliumchloride zal
men daarbij overhouden?
4. Wanneer 100 c. M 3 . droge zuurstof door elektrische ontladingen eene vermindering
van 1.8 c. Ms. hebben ondergaan, vraagt men de samenstelling van liet verkregen
mengsel.
5. Hoeveel milligram kwik kunnen er door liet gevormde ozoon geoxydeerd worden?
WATERSTOF.
Atoomgewicht H .- 1. -- Moleculairgewicht H 2 = 2. -- Densiteit met betrekking tot
lucht = 0,06926. -- 1 liter waterstof weegt bij 0° en 760 m. M. 0,089578 gram.
Voorkomen in de natuur. -- Waterstof komt niet zooals zuurstof
in vrijen, maar altijd in chemisch gebonden toestand voor. Water bevat
voor 9 aan dit element, terwijl het daarenboven voornamelijk nog gevonden
48
WATERSTOF.
wordt als bestanddeel van alle dierlijke en plantaardige stoffen en van
hare ontledingsproducten, zooals steenkool, turf, mijngas, petroleum, enz.
Bereiding. — Het ligt voor de hand, dat water, in aanraking gebracht
met stoffen, die onder bepaalde omstandigheden eene grootere affiniteit ver
jegens zuurstof dan waterstof, voor waterstof bereiding dienen kan.-tone
Tot olie stoffen behooren werkelijk sommige metalen, en onder deze komt
ij z e r in de eerste plaats in aanmerking. De ontleding geschiedt evenwel
eerst bij roodgloeihitte, en wordt gemakkelijk tot stand gebracht, wanneer
men waterdamp leidt door een gietijzeren buis, die met stukjes blank
plaatijzer of dun ijzerdraad zooveel mogelijk is opgevuld, zooals fig. 24
Fig. 24.
aangeeft, en geplaatst is in een flink brandend kolenvuur. Men kan de
vrij wordende waterstof op de bekende wijze boven water opvangen.
Bij deze ontleding zal het ijzer a 1 de zuurstof ontnemen aan het water,
en zelf in een oxyd overgaan, dat veelal tot samenstelling heeft Fe 3 0 4 ,
zoodat men, met deze kennis toegerust, gemakkelijk de reactie in Bene
vergelijking kan uitdrukken, want:
4H 2 0-}-3 Fe-4H 2 4- e 3 0 4
Er zijn ook metalen, die bij de gewone temperatuur eene gedeeltelijke
ontleding van het water tot stand brengen, m. a. w. uit elk mol. slechts
1 atoom afzonderen, en zich dan met het restant tot een basis vereenigen, dus, zooals men het in de wetenschap noemt, de waterstof ten deele
substitueeren. Hiertoe behooren voornamelijk de metalen kalium en natrium.
Men vult (Fig. 25) daartoe een glazen buis met kwik op den kwikbak,
wikkelt een stukje natrium zorgvuldig in dun filtreerpapier, en laat het
in de buis boven het kwik opstijgen, hetgeen gemakkelijk geschiedt, daar
natrium lichter is dan water. Vervolgens laat men met behulp van e e n
WATERSTOF.
49
omgebogen pipet een weinig water eveneens opstijgen, en zoodra de beide
stoffen met elkander in aanraking zijn, heeft er eene hevige reactie plaats.
Men ziet de buis zich vullen met een gas, terwijl het kwik naar omlaag
gedrongen wordt.
^Wat hier geschiedt, wordt door de volgende vergelijking duidelijk:
Na,+2H 2 0 H2±2NaHO
Veel voordeeliger en gemakkelijker kan men echter waterstof bereiden,
door de waterstof van sommige zuren door een of ander
metaal te substitueeren.
Alle zuren zijn waterstofverbindingen, en gaan dikwijls zeer gemakkelijk
Fig. 25. Fig. 26.
in zouten over, wanneer men ze in verdunden toestand in aanraking
brengt met z i n k of ij z e r, die daarvoor het meest geschikt zijn. Als zuur
is °z w a v e l z u u r te verkiezen.
Men kan de werking van die stoffen op elkander voorstellen door de
vergelijkingen :
,
Zn±H2S(1 I1 2 ±ZnSO4
Fe -}- H 2 S 0 4 H 2 ± F e S 0.
Men neemt daartoe een flesch met één of twee halzen, zooals de
fig. 26 en 27 aangeven, legt op den bodem eenige stukjes zink, en giet
vervolgens door de trechterbuis een van te voren bekoeld mengsel van
1 deel zwavelzuur en 5 deden water. Wanneer men het gas in drogen toestand verlangt, kan men het eerst laten gaan door een buis, met stukjes
50
WATERSTOF.
calciumchloride gevuld (zie Fig. 27), die zeer gretig het water binden.
Men verzamelt het gas niet eerder, dan wanneer men vermoeden kan,
(lat de lucht uit den toestel verdreven is.
De waterstof, op die wijze verkregen, is niet volkomen zuiver, aangezien
Fig. 27.
zoowel het zink als het zwavelzuur uit den handel nimmer chemisch rein
zijn. Het ontwikkelende gas heeft dan ook een eigenaardigen reuk, terwijl
zuivere waterstof volkomen reukeloos is. Voor dë meeste doeleinden is
het evenwel zuiver genoeg.
Physische eigenschappen. — Waterstof, in zuiveren toestand, is
evenals zuurstof bij de gewone temperatuur een kleurloos, reukeloos en
smakeloos gas. Bij - 140 ° is zij onder een druk van 652 atmosfeeren in
een staalkleurige, ondoorschijnende vloeistof overgegaan, die bij vrijwillige
verdamping aan de lucht, ten deele vast werd. In die beide aggregaatstoestanden vertoont waterstof geheel en al het physische karakter van een
metaal. Zij is het ligtste van alle bekende gassen, en daardoor bizonder
geschikt om luchtballons te vullen, want zij is 14,44 malen ligter dan
de lucht. Vandaar dat men een glas ook met waterstof vullen kan zonder
behulp van een waterbak, als men het onderst boven houdt, en de buis,
die het gas aanvoert, eenigen tijd tot aan den bodem daarin houdt.
Wanneer men het gas in een gashouder heeft verzameld, kan men met
gemak daarmede zeepbellen vullen, die dan snel omhoog stijgen.
Waterstof is zeer weinig oplosbaar in water.
1 liter water lost bij 0° 14 c. M 3 . waterstof op.
Zij geleidt merkbaar de warmte, en komt in dit opzicht eveneens met
de metalen overeen, waarmede zij ook sommige chemische eigenschappen
gemeen heeft.
WATERSTOF.
51
Verder heeft waterstof de belangrijke eigenschap, om door organische
vliezen te diffundeeren, die andere gassen veelal niet doorlaten. Men
merkt dit o. a. op bij de roode ballons, die op de kermissen verkocht
worden, welke reeds den volgenden dag zooveel waterstof hebben doorniettegenstaande zij g
gelaten^ dat zij
zijg
niet meer
omhoog stijgen,
stevig J
zijn
Jg
^ niettegenstaande
dicht gebonden. Eveneens laten plaatijzer en gloeiend platina waterstofgas
door, terwijl b. v. lucht en koolzuur daar niet doorheen dringen.
Chemische eigenschappen. — Waterstof is brandbaar met eene bijna
kleurlooze vlam, en het verbrandings- of oxydatieproduct is n o o i t
anders dan water. Wij zien in die eigenschap van waterstof eene sterke
neiging om zich met zuurstof te vereenigen. Nog sterker is het streven van
Glit element, om zich met chloor te verbinden tot zoutzuur. Overigens ver
waterstof zich ten opzichte van de metalen en de meeste metalloïden-houdt
Fig. 28. Fig. 29.
indiffer ent. Eveneens is dit het geval met samengestelde stoffen, die zich
onder bepaalde omstandigheden wèl met de zuurstof versenigen; vandaar
dat men, met het oog daarop, zich gewoonlijk zoo uitdrukt, dat waterstof de verbranding daarentegen niet onderhoudt, zoodat een brandende
zwavelstok of een kaarsje, in het gas zelf gebracht, uitgedoofd zal
worden, hetgeen men gemakkelijk bewijzen kan, door de proef zoodanig
in te richten, als fig. 28 aangeeft. ve vlam zal wel de waterstof eerst
aansteken in aanraking met de lucht, maar de vlam van het brandende
kaarsje zal dadelijk uitgebluscht worden, zoodra zij zich in het gas zelf bevindt.
Behalve door het gas, dat in aanraking met de lucht verkeert, met
een brandend voorwerp aan te steken, kan de oxydatie tot water ook
plaats grijpen, door een stroom van waterstof op platinaspons te richten.
52
WATÉRSTOF.
De Döbereiner-lamp. -- Op dit beginsel steunt de inrichting van
de D ó b er e i n e r -1 a m p, die men vóór de uitvinding der lucifers gebruikte, om zich vuur te verschaffen. De lamp, afgebeeld in fig. 29, is
niets anders dan een ontwikkelingstoestel voor waterstof, waarin men zink en
verdund zwavelzuur met elkander in aanraking kan brengen. De binnenste
fiesch zonder bodem, die aan het koperen deksel is gevestigd, bevat, aan
een koperdraad opgehangen, een stuk zink b. De ruimte dezer flesch is
door een kraan e van boven van de lucht afgesloten, en van onderen
heeft die afsluiting plaats door het verdunde zuur, dat zich in het buitenste
glas bevindt. Opent men de kraan, door den hefboom e naar beneden te
drukken, dan stroomt het gas door eene nauwe, zijdelingsche opening tegen
het platinaspons, dat zich in het koperen buisje f bevindt. Door de condensatie, zoowel van waterstof als van zuurstof uit de lucht, in de poriën
van het platina, komen de moleculen dichter bijeen, heeft daardoor de
vereeniging tot water plaats, doet de ontwikkelende warmte spoedig het
metaal gloeien, en eindelijk is de temperatuur daarvan zoo hoog geklommen,
dat het gas aangestoken wordt, en men daardoor een vlammetje verkrijgt,
zoolang als het gas blijft uitstroomen. Sluit men weder de kraan, dan heeft
het zich nog ontwikkelende gas geen gelegenheid om te ontsnappen, en
drukt dan de vloeistof in het buitenste glas zoover terug, dat het zink
daarmede niet meer in aanraking is, en de gasontwikkeling dus ophoudt.
Knalgas. — Wij hebben reeds meermalen de samenstelling van water
opgegeven, zoowel in gewichts- als in volumenverhouding. Vermengt men dus de juiste hoeveelheden waterstof en zuurstof met elkander, en steekt
men dit gasmengsel aan, dan zal men na de verbranding niets dan water overhouden. De gevormde
waterdamp zal echter door de groote hoeveelheid
warmte, die bij de verbinding wordt ontwikkeld,
een veel grooter volumen innemen dan het oorspronkelijke mengsel. De omringende lucht zal
den waterdamp echter dadelijk weder afkoelen,
en tot vloeibaar water terugbrengen. Daardoor
zal de lucht de ruimte, die • de waterdamp oorspronkelijk heeft ingenomen, plotseling weder aan vullen, als ware er een luchtledig ontstaan, en
Fig. 30.
een hevigen knal veroorzaken. Vandaar dat men
een mengsel van 2 vol. waterstof en 1 vol. zuurstof den naam van
k n a 1 g a s geeft. Men moet deze proef steeds met de grootste omzichtigheid nemen, aangezien eenigszins groote hoeveelheden, in glazen vaten
aangestoken, bij de plotselinge uitzetting van den waterdamp deze stuk
waardoor dan ook reeds zoo vele ongelukken zijn ontstaan. Het-slan,
best is een blaas met het mengsel te vullen, die met een koperen
WATERSTOF. 53
busje met kraan is voorzien, op de wijze zoo als in fig. 30 is afgebeeld.
Nadat de blaas gevuld is, door de glazen klok in het water dieper in
te dompelen, drukt men een weinig van het knalgas door zeepsop heen,
waardoor bellen aan de oppervlakte ontstaan, die men zonder gevaar kan
aansteken, nadat men de blaas weder gesloten, en op een veilige plaats
heeft gebracht. Niet alleen dat er ontploffing plaats heeft, wanneer de
volumina juist genomen zijn, maar dit geschiedt ook, wanneer een der
gassen in overmaat aanwezig is. De ontploffing is dan echter minder hevig,
zelfs zoo, dat sterke glazen buizen er weerstand aan kunnen bieden, wanneer
het mengsel uit gelijke volumina bestaat.
Ook mengsels van waterstof en lucht kunnen aanleiding geven tot gevaarlijke explosies; vandaar dat men in al dergelijke gevallen zeer voor
wezen moet, zooals bij de bereiding van waterstof, bij het eerst in-zichtg
werking stellen eener Dóbereiner-lamp, enz. en men het dan eerst wagen
moet, om het uitstroomende gas met een brandend lichaam te naderen,
als men zeker is, dat de lucht zooveel mogelijk is uitgedreven.
De knalgasvlam. — Ofschoon de vlam van waterstof bijna geen licht
verspreidt, is de temperatuur toch zeer aanzienlijk, hetgeen dadelijk merkbaar
is, wanneer men er een vast lichaam in brengt, b. v. een platinadraad, die
daarin hevig gaat gloeien. Aangezien de ontwikkelende warmte zich ook ver
aanzienlijke hoeveelheid stikstof van de verbruikte lucht, zal-deltovr
een vlam van waterstof, die met zuurstof alleen wordt gevoed, m. a. w. een
k n a l g a s v l a m een oneindig , hoogere temperatuur bezitten. Wanneer men
evenwel uitstroomend knalgas aanstak, zou de verbranding zich tot in den
gashouder plotseling voortplanten, en dit slechts zeer moeilijk, en toch nog
onzeker kunnen voorkomen worden, door een lange, nauwe buis aan te
wenden van een metaal, dat de warmte gemakkelijk geleidt, zooals zilver.
Wanneer men echter de vermenging tot stand brengt zeer dicht bij
de opening, waar het gasmengsel moet branden, dan verkrijgt men een
vlam van zeer hooge temperatuur, die voor vele doeleinden gebruikt wordt.
Een doelmatige brander, volgens dit beginsel ingericht, is in doorsnede
afgebeeld in fig. 31. Hij bestaat uit twee koperen buizen, in elkander
Fig. 31.
geschroefd. De buitenste heeft nog een zijdelingsche buis W, die de waterstof aanvoert, en dit gas door een ringvormige spleet doet ontsnappen,
aangezien de binnenste buis S, die de zuurstof aanvoert, tot voor aan de
54
WATERSTOF.
buitenste buis reikt. Opent men nu eerst de kraan voor de waterstof, en
steekt die in de lucht aan, en daarna de kraan voor de zuurstof, dan
verandert het karakter der vlam dadelijk, aangezien de waterstof nu
grootendeels verbrandt ten koste van de inwendig aangevoerde zuurstof.
Waterstof ontwikkelt bij hare verbranding tot water de grootste hoeveelheid warmte van alle bekende brandbare lichamen, en wel eene
hoeveelheid van 34462 caloriën, terwijl houtskool slechts 8080 caloriën
ontwikkelt. Dat wil zeggen, dat 1 kilogram waterstof bij hare verbranding tot water Bene hoeveelheid warmte ontwikkelt, die in staat is, om
34462 kilogram water van 0° tot 1° in temperatuur te doen stijgen,
terwijl 1 kilogram kool, volkomen verbrandende tot koolzuur (C 0 2 ),
zooveel warmte daarbij ontwikkelt, dat men met die hoeveelheid slechts
8080 kilogram water van 0° tot 1° kan verwarmen.
De hitte van de knalgas- of hydroöxygeenvlam is dan ook zoo aanzienlijk, dat een platinadraad er dadelijk in smelt, en het metaal zelfs gaat
vervluchtigen, ofschoon de smeltingstemperatuur hiervoor minstens 2000
bedraagt. Goud en zilver worden eveneens vervluchtigd. Een stalen horlogeveer smelt dadelijk in de vlam, en spat in vonken uiteen. Kwarts,
aluinaarde, kalk smelten daarin of sinteren samen. Vandaar dan ook dat men
met behulp van deze vlam metalen en andere stoffen, zelfs in aanzienlijke
hoeveelheden, heeft gesmolten, die anders aan de hitte van onze gewone
ovenvuren weerstand bieden. Zoo heeft de
Parijsche hoogleeraar SAINTE CLAIRE DEVILLE
het mengsel van platina en iridium, bestemd
voor den nieuwen standaardmeter, met behulp van een dergelijke vlam gesmolten in
een oven van kalksteen. In plaats van zuivere
waterstof is hiervoor gewoon steenkolengas gebruikt, waarin soms 50°/o waterstof voorkomt.
Drummondsch kalklicht. --- DRUMMOND
heeft het eerst van de hooge temperatuur
dezer vlam gebruik gemaakt, om een stuk
kalk of krijt wit g l o e i e n d te maken, ten
einde een licht van groote intensiteit te ver
dat in plaats van lamplicht tot kust--krijgen,
licht zou kunnen dienen.
Tegenwoordig is dit Drummondsche
k a l k l i c h t hoofdzakelijk in gebruik, om bij
physische proeven het zonlicht te eervanFig. 32.
gen, als men daarover niet kan beschikken.
Fig. 32 stelt de wijze voor, hoe men de
knalgasvlam op een vierkant blokje kalk richt, om het verlangde licht
te verkrijgen.
0
WATERSTOF. 55
Redueeerende werking van waterstof. ----- Niet alleen dat waterstof eene sterke affiniteit vertoont jegens vrije zuurstof, maar in zeer vele
gevallen openbaart zij die ook jegens gebonden zuurstof.
Wanneer men over zwart koperoxyd, dat in een glazen buis door een
gasvlam wordt verhit, droge waterstof leidt, zooals in fig. 33 is afgebeeld, dan ziet men waterdamp uit de buis ontsnappen, terwijl het zwarte
oxyd verandert in het bruinroode metaal koper. De waterstof is dus hier
tot water verbrand ten koste van de zuurstof, die chemisch aan het koper
gebonden was ; zij heeft, zooals men het noemt, het metaaloxyd g e r ed u c e e r d, welke reductie door de volgende vergelijking nader wordt
duidelijk gemaakt:
Hz ± Cu 0
--
Cu ± H 2 0
Deze belangrijke eigenschap vertoont waterstof jegens een tal van metaal-
Fig. 33.
oxyden; vandaar dat wij in de chemie de uitdrukking bezigen : waterstof is een reductiemiddel, dat wil zeggen, zij heeft het vermogen,
om onder bizondere omstandigheden, zooals hier bij verhitting, de zuurstof
aan sommige verbindingen geheel of ten deele te onttrekken, en daardoor
zelve tot water geoxydeerd te worden.
Die reduceerende werking vertoont waterstof ook bij de gewone temperatuur, wanneer zij in status nascens verkeert, d. i. wanneer zij, even als
bij zuurstof in dien toestand, als atoom uit eene verbinding wordt afgescheiden, waarbij zij hare totale hoeveelheid affiniteit reeds beschikbaar
heeft, en die kan openbaren op zuurstofverbindingen, die in hare onmiddellijke omgeving verkeeren. Wij zullen voornamelijk bij de metaalverbindingen ruimschoots gelegenheid vinden, om op deze belangrijke eigenschap
der waterstof terug te komen.
56
WATERSTOF.
Natrium-amalgaam, om langzaam waterstof te ontwikkelen
voor reducties. — Om zuurstofverbindingen bij de gewone temperatuur
aan de werking van waterstof in wordenden toestand bloot te stellen, kan
men ze o. a, in het verdunde zwavelzuur brengen, dat door het zink wordt
ontleed. De mate van ontwikkeling kan men dan regelen door den graad
van verdunning van het zuur. In vele gevallen is het evenwel verkieselijker,
om de reductie tot stand te brengen zonder de tegenwoordigheid van een
zuur. Veelal kan dan de ontleding van water door natrium gebezigd worden. Dit metaal drijft evenwel op water, en de ontleding gaat zoo spoedig,
dat, in tegenwoordigheid van eene reduceerbare stof, verreweg de grootste
hoeveelheid waterstof als gas ontwijkt. Om dit te verhinderen, verbindt
men het natrium eerst met kwik, door het daarmede te verwarmen. Het
natrium in dit a m a 1 g a a m , zooals men de verbinding van een metaal
met kwik noemt, ontleedt veel langzamer het water, zinkt daarin onder,
en is dus meer in onmiddellijke aanraking met de te reductieren stoffen.
Er zijn tot nu toe twee verbindingen bekend van waterstof met zuurstof. De eene heeft tot formule H2 0 en is liet welbekende water, terwijl
de andere, het waterstofsuperoxyd, H 2 0 2 tot formule heeft. Deze laatste
verbinding, voor ons doel minder belangrijk, zullen wij niet bespreken.
WATER OF WVATERSTOFOXYD.
Moleculairgewicht HZ 0 = 18. — Densiteit van den damp met betrekking tot lucht
= 0,623. — Densiteit van den damp met betrekking tot waterstof = 9.
Evenals een tal van samengestelde stoffen hield men ook water tot
aan het einde der vorige eeuw voor een element, maar CAVENDISH heeft
het eerst in 1781 opgemerkt, dat het verbrandingsproduct van waterstof
water was, waaruit hij reeds de qualitatieve samenstelling afleidde, terwijl
aan den grooten scheikundige LAVOISIER de eer toekomt, van het eerst
in 1783 de quantitatieve samenstelling te hebben aangegeven, zoowel door
water direct op te bouwen uit zijne elementen waterstof en zuurstof, als
door water te ontleden, dus door synthese en analyse beiden.
Dat de uitkomsten van zijn onderzoek nog niet die nauwkeurigheid
bezaten, als men tegenwoordig bereiken kan, was gelegen in de methode.
Synthese van water door Dumas. — Eerst in 1843 is men tot
de juiste samenstelling in gewicht gekomen, ten gevolge van een reeks
van proeven, door DUMAS met grootti nauwkeurigheid daartoe genomen.
Het beginsel van synthese, door hem gevolgd, bestaat in de reductie van
verhit koperoxyd door middel van waterstof, en kan uitgedrukt worden door:
Cu 0 ± H 2
= H 0 ± Cu
2
WATER,
57
De groote nauwkeurigheid, langs dezen weg te bereiken, ligt voornamelijk
daarin, dat men vooreerst de hoeveelheid zuurstof op de b a 1 a n s direct
bepalen kan door de gewichtsvermindering van het koperoxyd, en men ten
tweede eveneens door directe
weging van de opgevangen
hoeveelheid water de hoeveel
waterstof kan vinden, die-heid
met de zuurstof verbonden is.
DUMAS heeft die synthese
op de volgende wijze ten uit
gebracht: hij ontwikkelde-voer
de waterstof op de bekende
wijze, door zink op verdund
zwavelzuur te laten inwerken.
Het gas werd uit de flesch,
die links in fig. 34 is afgebeeld, eerst geleid door een
reeks van 5 U-vormige buizen,
met chemische stoffen gevuld,
om het van onzuiverheden te
bevrijden, die ontstaan waren
M
door de vreemde bestanddeelen
van het verbruikte zink en van
het zwavelzuur; vervolgens door
2 eveneens U-vormige buizen,
geplaatst in ijs, en gevuld met
een zeer sterk hygroscopische
phosphorzuuranhydrid
stof,
(P2 0 5 ), om allen waterdamp
chemisch te binden, en het gas
dus absoluut zuiver en droog
te verkrijgen. Om zich vooral
te overtuigen, dat het gas vol,.
komen droog was, liet DUMAS
het eerst nog gaan door een
kleiner U-vormig buisje, een
zoogenaamd controle-b uisj e,
dat voor en na de proef ge
werd, en dus niets in-wogen
gewicht mocht zijn toegenomen.
Bleek het echter, dat dit wel het geval was, dan vertrouwde hij niet op
de zuiverheid van de gebezigde waterstof, en maakte dan ook geen ge
-bruikvande
verkregen cijfers.
58
WATER.
Het op die wijze gezuiverde en volkomen gedroogde gas werd nu geleid naar een glazen ballon, ten deele met droog koperoxyd gevuld, die
eerst dan door een daaronder geplaatste lamp werd verhit, wanneer hij
vermoeden kon, dat al de lucht was uitgedreven. Het water, door (le
reductie van al het koperoxyd ontstaan, werd voor 't grootste gedeelte
in vloeibaren toestand opgevangen in een glazen kolfje, terwijl de overige
hoeveelheid, in dampvormigen toestand, door de niet gebonden waterstof
medegevoerd, chemisch gebonden werd aan hetzelfde sterk hygroscopische
phosphorzuuranhydrid, waartoe drie U-vormige buizen, daarmede gevuld,
voldoende waren. Een er van werd in ijs geplaatst. De volkomen gedroogde overtollige waterstof moest nu ten slotte nog door het vierde
buisje, met dezelfde stof gevuld, strijken, om daardoor tot controle te
dienen, dat al de waterdamp werkelijk in de eerste drie buizen was achter
Ook wanneer dit controle-buisje in gewicht bleek te zijn toege--geblvn.
nomen, wantrouwde DUMAS de verkregen cijfers, en maakte er geen gebruik van voor de bepaling van de samenstelling.
Nog geruimen tijd, nadat al het koperoxyd tot metalliek koper was
gereduceerd, bleef hij voortgaan met het doorstroomen van gas, om de
zekerheid te hebben, dat al het water in de toestellen was gekomen, die
het moesten opvangen; ook hield hij daarenboven niet eerder daarmede
op, dan nadat de glazen toestel met koper, na verwijdering der vlam,
geheel was afgekoeld.
Het cijfer voor de zuurstof werd telkens bepaald, door den toestel met
het koperoxyd voor en na de proef luchtledig te wegen, om elke oxydatie van het gereduceerde, fijne, poedervormige koper te voorkomen. Het
glazen kolfje, bestemd om het vloeibare water op te vangen, en de drie
U-vormige buizen, die het door de waterstof medegevoerde dampvormige
water moesten terughouden, werden voor en na de proef met droge lucht
gewogen, zoodat dan ook telkens na het einde van iedere proef de waterstof, daarin aanwezig, hierdoor moest vervangen worden. Het gewicht aan
gebonden waterstof werd alzoo verkregen, door het cijfer van de gevonden zuurstof af te trekken van dat van het water.
Als gemiddelde uitkomst van een tal van proeven vond DUMAS de vol
samenstelling:
-gendproctish
Waterstof . . . . . . . . . . . . . . . . 11.11
Zuurstof . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8.8 9
100.00
.
of in eenvoudiger cijfers 1 gewichtsdeel waterstof en 8 gewichtsdeelen
zuurstof, vereenigd tot 9 water, w a a r u i t, in verband met de atomistische samenstelling van het molecuul water, opgebouwd uit 2 atomen
waterstof en 1 atoom zuurstof, en de aanname van het atoomgewicht van
waterstof 1, dat der zuurstof volgt —16.
59
WATER.
Eudiometrische synthese. — Behalve synthetisch door directe weging
kan men de samenstelling van water ook bepalen, door de volumina waterstof en zuurstof te meten , die aan de vereeniging deelnemen.
Daartoe maakt men gebruik van een e u d i o m e t e r, d. i. een gegradueerde, dikwandige glazen buis, aan liet bovenste gesloten einde door
twee platinadraden doorboord, en in het glas ingesmolten, die elkander
in de buis bijna raken, terwijl de uiteinden buiten de buis tot oogjes
zijn omgebogen.
Men laat eerst een zekere hoeveelheid waterstof op den kwikbak er in
stroomen, en bepaalt nauwkeurig daarvan het volumen, vervolgens ongeveer
een gelijk volumen aan zuurstof, en laat daarna een elektrische vonk inwendig tusschen de beide draden overspringen, zooals fig. 35 aangeeft.
Daardoor zal binnen in
de buis eerre ontplof
plaats hebben, die-fing
door den overvloed van
de zuurstof getemperd
wordt. Al de waterstof
zal tot water overgaan,
en de zuurstof zal voor
een . deel overblijven,
waarvan men het volumen eveneens nauwkeurig weder bepaalt. Na
de noodige correcties,
die de physica aangeeft,
zal men bevinden, dat
juist 2 vol. waterstof
Fig. 3.
met 1 vol. zuurstof in
verbinding zijn getreden,
waaruit men, door gebruik te maken van de densiteiten dier gassen,
eveneens tot de samenstelling in gewicht kan opklimmen.
Die densiteiten duiden immers de betrekkelijke gewichtshoeveelheden
aan, in gelijke volumina dier beide gassen aanwezig; vermenigvuldigt men
0,06926 met 2, dan
dus het cijfer voor de densiteit van waterstof
verkrijgt men de hoeveelheid van 0,13852 van dit element, die met
1,10563 zuurstof (het cijfer voor hare densiteit) tot water is verbonden.
Berekent men nu daarmede de hoeveelheid zuurstof, die aan 1 waterstof
gebonden is, dan verkrijgt men bijna het cijfer 8, want:
=
0.13852: 1
x
- 1.10563: x
= 7.98
-
De reden, waarom men hier niet hetzelfde cijfer verkrijgt, als DUMAS
60
WATER.
uit zijne proeven heeft berekend, ligt in de eene of andere fout van
waarneming. Waar de fout schuilt, is voor alsnog niet uit te maken.
Analyse van water. -- Eene andere methode, die eene mindere
mate van nauwkeurigheid toelaat, bestaat in de ontleding of analyse van
water door den galvanischen stroom.
Men gebruikt daartoe een toestel, afgebeeld in fig. 36. V is een glazen
vat, welks bodem doorboord is, om de
platinadraden L en L' te kunnen doorlaten. Het vat wordt gevuld met zeer
verdund zwavelzuur. Daarmede vult men
eveneens twee gegradueerde buisjes, die
met de opening onder de vloeistof van
het vat worden omgekeerd, en boven de
platinadraden geplaatst.
Wanneer men nu de beide uiteinden
der platinadraden verbindt met de pooldraden van een viertal Bunsensche elementen, neemt men op hetzelfde oogenblik
eene levendige gasontwikkeling waar aan
de oppervlakte der in de glazen buizen
aanwezige platinadraden. De gasbelletjes
Fig. 36.
stijgen naar omhoog, nemen de plaats in
van de vloeistof, en al spoedig bemerkt
men, dat het volumen van het gas in een der buizen ongeveer het dubbel
bedraagt van dat in de andere buis. Dit gas, met een brandend voorwerp
genaderd, verbrandt met een bleek blauwachtige vlam, en doet zich kennen als waterstof , terwijl het andere een glimmenden zwavelstok weder
vlam doet vatten, dus zuurstof blijkt te zijn.
Theoretisch zou men hier voor Tederen c. M 3 zuurstof twee c. M 3 . waterstof moeten zien vrij worden, maar men verkrijgt werkelijk iets meer, dat
hoofdzakelijk aan twee bronnen van fouten is toe te schrijven; ten eerste
lossen beide gassen een weinig op in de vloeistof, maar niet in die evenredigheid, waardoor geen belangrijke fout zou ontstaan, want van zuurstof
lost bij o° 41 c. M 3 in een liter water op, terwijl van waterstof in diezelfde hoeveelheid alsdan slechts 14 c. M 3 . oplost. Ten tweede ontwaart
men aan de zuurstof, bij deze ontleding verkregen, duidelijk den reuk
van o z o o n , dus daardoor wordt weder het volumen van dit gas ver
daar het molecuul ozoon uit 3 atomen bestaat, en het toch-minder,
dezelfde ruimte inneemt als het molecuul gewone zuurstof O. De vorming van ozoon kan ons ook hier niet bevreemden, daar de atomen
zuurstof bij de ontleding van de moleculen water een voor een eerst
vrij worden, en er dus zeer gemakkelijk moleculen van drie atomen kun
gevormd worden, als de omstandigheden maar in zooverre gunstig-ne
.
.
WATER.
() 1
zijn, dat de verbinding kan blijven bestaan, wat hier bij de lage temperatuur, en door de afwezigheid van oxydeerbare stoffen het geval is.
Dus, behalve de misschien nog onzekere kennis van de densiteiten der
beide gassen waterstof en zuurstof, dragen deze beide bronnen van fouten
nog in hoogere mate er toe bij, om uit de hier verkregen volumenverhouding tot geene zekere kennis te geraken omtrent de gewichtsverhouding dier beide elementen.
Bereiding van zuiver water. -- Wanneer regenwater, benoodigd in
chemie of physica, niet kan gebruikt worden om de geringe onzuiverheden,
die er altijd in aanwezig zijn, kan men voor de meeste doeleinden vol
te zuiveren door eenvoudige distillatie. In 't groot bezigt-stan,dorhe
Fig. 37.
men daartoe een koperen distilleerketel, gewoonlijk van den vorm, afgebeeld in fig. 37. Het tinnen goed sluitende deksel of de helm leidt door
middel van een eenigszins opgerichte buis, om het opspattende water bij
het koken weder terug te voeren, naar een eveneens tinnen af koelslang,
die in een houten vat voortdurend omgeven wordt door koud water. Het
water in den ketel zal door de aangewende warmte in damp veranderen,
die in de slangvormige buis weder wordt afgekoeld, en in flesschen wordt
opgevangen. Het afkoelingswater neemt nu de warmte van den damp
over, en wordt voortdurend door een zijdelingsche buis, boven aan het
vat aangebracht, afgevoerd, daar het warme water geringere densiteit bezit
t32
WATER.
dan het koudere, en weder aangevuld door het inbrengen van koud water
dicht bij den bodem van het vat.
De eerste hoeveelheden van het water, die overdistilleeren, worden ver
aangezien hierin de vluchtige zelfstandigheden aanwezig zijn, die-wijder,
oorspronkelijk in het regenwater waren; daarna gaat bijna volkomen zuiver
luchtvrij water over.
Wil men in 't klein op die wijze zuiver water verkrijgen, dan bezigt
men een inrichting, zooals in fig. 38 is afgebeeld.
Fig. 38.
Later komen wij op de zuivering van water te gelegener plaatse terug.
Physische eigenschappen. -- Het water is in alle aggregaatstoestand en bekend. Beneden 0 ° onder gewone omstandigheden, vertoont het
zich gekristalliseerd in het hexagonale stelsel, wat vooral bij sneeuw onder
den mikroscoop is op te merken, zooals fig. 39 duidelijk laat zien. Daaren-
Fig. 39.
boven kan men dit ook langs physische wegen uit een stuk ijs opmaken.
Van 0°-100° vertoont water zich, in dunne lagen gezien, als een kleurboze vloeistof, maar in dikke lagen bezit liet een blauwe tint. In vloei
toestand bezit het de belangrijke eigenschap, waardoor het zich in-baren
dit opzicht van alle bekende vloeistoffen onderscheidt, om, van 0°--4°
verwarmd, in te krimpen, zoodat het bij die laatste temperatuur zijne
WATER.
63
grootste dichtheid bezit. Daarboven verhit, zet het, evenals alle andere
vloeistoffen, weder voortdurend uit.
Wanneer dus tegen den winter een stilstaand water aanhoudend door
den dampkring wordt afgekoeld, zullen de koudere lagen van de opper.
vlakte, naar beneden zinkende, zich vermengen met de dieper gelegene
warmere lagen, totdat overal de temperatuur van 4° is bereikt. Bij nog
verdere afkoeling zal er echter geen beweging van het water naar beneden
meer plaats hebben, maar de bovenste laag zal eindelijk de temperatuur
van 0° bereiken. Wanneer dan aan het water nog meer warmte wordt
ontnomen, zal die bovenste laag gaan kristalliseeren, en het gevormde ijs
van 0°, eene densiteit bezittende van 0.93 met betrekking tot water
van 0°, blijven drijven, en van lieverlede dikker worden, ofschoon langzaam, daar de laag ijs de warmte van het daaronder gelegen vloeibare
water zeer slecht geleidt, om die aan de lucht af te staan. Wanneer nu
water zich bij afkoeling gedroeg als alle bekende vloeistoffen, zou een
stilstaand water des winters eerst over de volle diepte tot 0° moeten
afgekoeld zijn, wilde het aan de oppervlakte gaan kristalliseeren. 1)aarenboven zou het ijs bij voortdurende koude van den dampkring spoediger
in dikte toenemen dan nu het geval is, daar het water bij minder verlies
aan warmte tot ijs zou overgaan.
Onder bizondere omstandigheden, zooals volkomen rust, totaal gemis
aan opgeloste lucht, bedekking met een laagje olie enz. kan water aanzienlijk beneden 0° worden afgekoeld, zonder vast te worden, maar ij s
kan niet boven 0 ° verwarmd worden zonder in vloeibaren toestand
over te gaan, zoodat ijs in smeltenden toestand een uitmuntend middel
is, om een der punten van een thermometerschaal vast te stellen.
Onder een drukking van 760 m. M. kwik zal water van 100° door
verdere verhitting in een kleurloos gas van 100° overgaan. Onder deze
zelfde drukking kan het gas wel eene hoogere temperatuur worden mede
maar n i m m e r e e n e 1 a g e r e zonder weder vloeibaar te worden;-gedl,
vandaar dat wij ook hierin een uitmuntend middel bezitten, om het tweede
punt voor den thermometerschaal vast te stellen. Bij elke temperatuur
echter heeft water, zoowel in vloeibaren als in vasten toestand, de eigen
om te verdampen, wanneer de spanning van zijn damp in de atmo--schap
sfeer, die er boven staat, voor de temperatuur, die het bezit, nog niet
haar maximum heeft bereikt.
Oplossend vermogen van water. -- Uit de physische eigenschappen
der gasvormige lichamen, die wij tot nu toe behandeld hebben, is gebleken, dat allen min of meel' in water oplosbaar zijn.
In veel grootere mate is echter het oplossend vermogen van water jegens
een tal van vaste stoffen; vandaar dat wij in de chemie daarvan zoo menigwerf gebruik maken, hetzij om mengsels van elkander te scheiden, hetzij
om de chemische werkingen tusst hen verschillende stoffen te versterken;
64
WATER.
want men kan aannemen dat, b. v. in een oplossing van keukenzout in
water, de moleculen van het zout zich gelijkelijk tusschen de moleculen
van het water hebben verdeeld, en zij ook een zekere gemakkelijke bewegelijkheid hebben verkregen, die zij ' in het vaste zout niet bezaten.
Er openbaart zich evenwel een groot verschil in de, mate van oplosbaarheid van gasvormige en vaste stoffen in verband met temperatuursverandering. Begint men b. v. regenwater in een glazen kolf te verwarmen,
dan ziet men reeds vrij spoedig een gedeelte der opgeloste gassen, kool
zuurstof en stikstof, bij 't stijgen der temperatuur ontsnappen, een-zur,
bewijs dat voor die stoffen het oplossend vermogen bij temperatuursverhooging v e r m i n d e r t. Gaat men evenwel eene verzadigde koude oplossing
van salpeter op gelijke wijze verhitten, en voegt men er steeds nieuwe
hoeveelheden van dat zout bij, dan bemerkt men het tegendeel, want er
worden nog voortdurend aanzienlijke hoeveelheden opgelost; wel een bewijs, dat warm water meer salpeter oplost dan koud. In den regel merken
wij dit verschijnsel bij de vaste stoffen op, en maken van die eigenschap
dikwijls gebruik, om door bekoeling weder een gedeelte dier lichamen af
te zonderen, met het doel om ze dan zuiverder te verkrijgen, en de onzuiverheden in de teruggebleven koude oplossing achter te laten. Slechts
zelden zijn vaste lichamen in koud en warm water bijna even oplosbaar,
zooals o. a. met keukenzout het geval is.
Chemische eigenschappen. Water bezit Bene sterke constitutie,
de chemische vereeniging tusschen de atomen onderling is zeer stevig,
zoodat er eene sterke witgloeihitte noodig is, om den trillingstoestand der
atomen in het molecuul zoodanig te verhoogen, dat de verbinding wordt
opgeheven, en het water in knalgas overgaat. Voert men dan ook waterdamp door een witgloeiende buis, dan heeft er werkelijk ontleding, d i ss o c i a t i e plaats, overgang in een mengsel van waterstof en zuurstof;
maar wanneer de temperatuur der beide gassen tot een bepaald bedrag
is gedaald, zal er weder vereeniging tot stand komen. Wordt evenwel bij
die hooge temperatuur het gasmengsel plotseling sterk afgekoeld, dan
treedt het voor een deel te voorschijn, zooals bewezen kan worden, door
gesmolten platina in water uit te gieten.
Wat het chemische karakter van water betreft, afgeleid uit zijn streven
om zich met een tal van stoffen tot geheel andere lichamen te vereenigen, zoo neemt het in de chemie eene geheel eenige plaats in. De groote
rol, die het speelt tegenover anhydriden en basische oxyden, hebben wij
reeds vroeger leeren kennen, zoodat wij hier ter plaatse daarover niet
verder behoeven uit te weiden.
Hydraten. — Water verbindt zich echter nog met een tal van lichamen, zonder hun chemisch karakter te veranderen. In zulk een geval
noemt men een dergelijke verbinding een hydraat. Men moet daarbij
aannemen, dat de vereeniging niet door dezelfde chemische affiniteit wordt
KRISTALWATER.
(5
tot stand gebracht als de chemische verbindingen zelve, waaraan dat h yd r a a t w a t e r gebonden is; ter onderscheiding spreekt men gewoonlijk van
m o 1 e e u 1 a i r e b i n d i n g. Zwavelzuur b. v. heeft het vermogen, om twee
hydraten te vormen : H 2 S 0 4 , 112 0 en 112 S 0 4 , 2 112 0, waarvan het hydraatwater geen den minsten invloed uitoefent op hun karakter als zuur;
want brengt men die hydraten met basen in aanraking, dan worden wel
de H 2 van het zuur zelf door metalen gesubstitueerd, maar nimmer die
van het hydraatwater, dat dan ook naderhand bij de zoutvorming weder
in vrijen toestand verkeert. Zoo bindt Mn 0 2 , bereid langs den natten
weg, 1 mol. hydraatwater, en dit hydraat verhoudt zich tegenover zwavelzuur b. v. chemisch eveneens als het in de natuur voorkomende pyrolusiet Mn 0 2 . Dikwijls wordt dit hydraatwater bij geringe verwarming
reeds afgezonderd.
Kristalwater. — Eene dergelijke moleculaire binding van water treffen wij vervolgens bij verscheidene lichamen aan, die zich uit oplossingen
in water in gekristalliseerden toestand afzonderen.
Lost men b. v. watervrije amorphe soda, Na 2 C 02 in warm water op,
en laat men daarna de vloeistof bekoelen, dan scheidt zich de overmaat
niet meer in amorphen toestand af, maar steeds in kristallen, die tot
formule hebben Na 2 C 0 3 , 10 112 0. Watervrije aluin, in warm water opgelost, bindt naderhand bij de kristallisatie moleculair 24 H2 0.
Verwijdert men uit dergelijke kristallen dit zoogenaamde k r i s t a 1 w at e r door warmte, dan keert de verbinding weder tot den oorspronkelijk
amorphen toestand terug.
Wij zullen bij de chemie der metalen vooral zien, dat sommige zouten
de binding van kristalwater behoeven, om in gekristalliseerden toestand
te kunnen bestaan, terwijl andere zouten zonder kristalwater kristalliseeren, zooals salpeter en keukenzout.
Men is in de chemie dikwijls gewoon, om voor zulk moleculair gebonden water niet de formule 112 0 te bezigen, maar a q., eene verkorte voor
dat water beduidt, en waarvan in de-stelingvahLjcqu,
volgende formules eenige voorbeelden worden gegeven:
I 2 S 0 4 , aq.
Mn 0 2 , aq.
Nat C 0 3 , 10 aq.
Al e K2 (S 04)4, 24 aq.
In de natuur voorkomende wateren. — Bij eene oppervlakkige
beschouwing valt het al dadelijk in het oog, dat er in de natuur geen
volkomen zuiver water wordt aangetroffen. Het verschil in smaak en kleur
kan geen eigenschap zijn van eene chemische verbinding, die in zuiveren
toestand altijd dezelfde eigenschappen bezit.
6 6
WATER UIT DE NATUUR.
1)it verschil in smaak en kleur wordt teweeggebracht door opgeloste
stoffen van anorganischen of mineralen en van organischen aard, d. i. afkomstig van planten en dieren.
Vooral met het oog op het gebruik van water door den mensch is het
noodig, dat wij ook kennis verkrijgen omtrent de soort, de hoeveelheid
en de eigenschappen dier stoffen.
Atmosfeerisch water. — Bij de bereiding van zuiver water zijn wij
reeds uitgegaan van regenwater, en bij chemisch onderzoek is dan ook
gebleken, dat dit, en al het water, uit den dampkring afkomstig, zooals
hagel en sneeuw, het zuiverste water is, dat op aarde voorkomt.
Daar alle gassen in water oplosbaar zijn, is het natuurlijk, dat regen
lucht bevat, wat ook merkbaar is bij het verwarmen, aangezien-waterdi
die gassen dan het eerst in bellen ontsnappen. Behalve stikstof, zuurstof
en koolzuur vindt men in regenwater steeds geringe hoeveelheden ammonia,
ongeveer 1 milligram per liter, dat bij het distilleeren, als zijnde zeer
vluchtig, met de eerste hoeveelheden water medegaat; maar verdampt
men eindelijk 1 liter geheel en al, dan blijkt er eene geringe hoeveelheid van vaste bestanddeelen over te blijven, ongeveer 40 milligram, die
voor het grootste gedeelte uit het stof der lucht bestaan, dat uit de
grootst mogelijke verscheidenheid van mikroscopische lichaampjes is samen
Een deel er van verbrandt bij verhoogde temperatuur, is dus-gestld.
van organischen oorsprong, een ander deel blijft echter terug, en blijkt
o. a. te bestaan uit keukenzout en kalkzouten.
Iet water der beken, rivieren en meren. — Wanneer eenmaal
het regenwater op den bodem der aarde is neergevallen, dringt het daar
heen, en zoekt zich door gleuven, beken en rivieren een uitweg te-dor
banen. Zulk water heeft natuurlijk zijn oplossende werking op de bestand
bodem uitgeoefend, en daardoor wordt het verklaarbaar,-delnva
waarom zulk water eene grootere hoeveelheid aan vaste bestanddeelen bevat. De ongeveer 200 milligram, die daarvan in 1 liter van zulk water
aanwezig zijn, bestaan nu voor 't grootste gedeelte uit die zelfstandig
welke het gemakkelijkst in water oplosbaar zijn, en (lat is weder-hedn,
met keukenzout en kalkzouten het geval. Wij moeten hier evenwel in
het oog houden, dat de tegenwoordigheid van de meeste anorganische
stoffen niet zoozeer op rekening komt van de oplossende werking van
het water alleen, maar hoofdzakelijk van het daarin opgeloste koolzuur,
afkomstig uit den dampkring. Dit verdunde zuur lost b. v. koolzuurcalcium
of calciumcarbonaat op, terwijl dit zout in zuiver water onoplosbaar is.
Hieruit vloeit dus ook voort, dat, wanneer men wateren, die dit zout
bevatten, door koking van het koolzuur bevrijdt, deze troebel zullen worden, aangezien het zout er zich dan uit afzondert.
Behalve de minerale bestanddeelen worden er in zulke wateren nog
organische aangetroffen, veelal afkomstig van vergane plantendeelen, maar
DRINKWATER. 67
het kan ook zijn van dierlijken aard, afkomstig uit de steden en dorpen,
die aan hun oevers zijn gelegen, en waarop wij zoo aanstonds nader
terugkomen.
Zak- en welwateren. -- Een groot gedeelte van het neergevallen
regenwater blijft in den bodem, zoodat die dan ook vooral in losse gronden
tot op zekere diepte daarmede verzadigd is, zóó zelfs dat men daarvan
gebruik maakt in bewoonde streken, om, door het graven van putten,
aan drinkwater te komen.
Graaft men b. v. hier in Nederland tot op zekere diepte in den grond,
dan treft men geregeld water aan, dat uit den onmiddellijker omtrek
daarhenen vloeit. Zulk water wordt algemeen met den naam van z a kw a t e r of p u t w a t e r bestempeld, en heeft door zijn langer verblijf in
den bodem een veel hooger gehalte aan opgeloste stoffen, en wel tot een
verschillend bedrag van 800 a 2000 milligram per liter. In hoofdzaak
zijn de bestanddeelen dezelfde als die van rivierwater, maar meest in
andere verhouding, wat o. a. dikwijls reeds blijkt uit de kleur, die in
veenachtige streken tot maderabruin kan klimmen.
Bij het graven in den grond op min of meer aanmerkelijke diepte kan
het evenwel gebeuren, dat op eens groote hoeveelheden water te voor
komen, die niet afkomstig zijn van den bovengrond, en in den regel-schijn
zich hooger verzamelen dan het in dien bovengrond aanwezige zakwater,
en ook daarmede in samenstelling aanmerkelijk verschillen. Zulk water,
dat van uit groote diepte naar omhoog welt, bestempelt men dan ook
ter onderscheiding van het zakwater met den naam van w e 1 w a t e r, en
is meest van betere qualiteit.
Drinkwater. -- De tot nu toe beschreven wateren uit de natuur zijn
juist die, welke door den mensch het meest als drinkwater worden gebezigd, en het is van het hoogste belang, dat wij nu deze uit dat oog
gaan beschouwen, en onderzoeken aan welke vereischten goed drink--punt
water moet voldoen.
Het regenwater, dat wij op onze daken opvangen, en meestal, door boden
goten geleid, in een vergaarbak verzamelen, is in den regel eenigszins
verontreinigd door de oppervlakten, waarlangs het gestroomd heeft. De
daken en goten zijn nooit schoon, en daarenboven bezit zuiver water, en
dat wat daaraan grenst, de eigenschap, om geoxydeerd lood op te lossen.
Op zich zelf is zorgvuldig opgevangen regenwater als drinkwater zeer
geschikt, want het bevat geene voor de gezondheid schadelijke bestand
maar in contact met lood, kan het daartoe ongeschikt worden,-deln,
en is in zulk geval alsdan af te keuren. Door filtreeren over beenzwart
is echter het lood te verwijderen, daar die stof de eigenschap heeft, om
dit mechanisch te binden.
Onderzoek naar lood in regenwater. — De hoeveelheid, die van
dit metaal in regenwater kan voorkomen, is echter zoo gering, dat men
68
DRINKWATER.
het daaruit moeielijk in den metaalstaat kan afzonderen, om het alsdan
aan zijn physische eigenschappen te herkennen. Om het op te sporen,
slaat men een geheel anderen weg in. Men noodzaakt het metaal, om in
eene andere verbinding over te gaan, waardoor de geringste hoeveelheden
zichtbaar worden door de eene of andere eigenschap van de nieuw gevormde stof. Men gebruikt een h e r k e n n i n g s m i d d e 1 of, meer algemeen genoemd, een r e a g e n s , d. i. eene stof, die in dit geval het lood
in de verlangde verbinding overvoert.
Een zeer gevoelig reagens voor l o o d is z w a v e l w a t e r s t o f , het stinkende gas, dat o. a. bij rottende eieren wordt waargenomen. Leidt men
dit gas door loodhoudend regenwater, dan wordt dit bruin gekleurd,
want het metaal gaat nu in onoplosbaar bruin gekleurd zwavellood over,
dat voor het oog spoedig zichtbaar wordt. Is lood in vrij groote hoeveelheid voorhanden, dan zondert zich het zwavellood gemakkelijk uit de
vloeistof af, en vormt, wat men in de chemie noemt, een n e e r s 1 a g of
praecipitaat.
Be uitwerking nu van een reagens in de analytische chemie in 't algemeen berust meestal op de vorming van een ongekleurd of bizonder gekleurd praecipitaat of onoplosbare verbinding, waarin de te zoeken stof
is overgegaan.
Zoo kan men door een z i 1 v e r o p 1 o s s i n g, een oplossing van zilver
geringste hoeveelheden k e u k e n--nitraofslpezuvinwatr,de
z o u t opsporen, die zich niet door den smaak laten verraden. Er ontstaat
alsdan een wit neerslag, dat uit chloorzilver bestaat, en in water onoplosbaar is. Wanneer namelijk de beide in water opgeloste zouten, keu
zilvernitraat, bij elkander komen, verwisselen de metalen-kenzout
elkanders plaats, hetgeen door de vergelijking:
Na Cl — -- Ag N 0 3 Ag Cl + Na N 0 3
nader wordt aangegeven.
Voor 't meerendeel wordt door den mensch echter wel- of zakwater
gebruikt of, bij gebrek daaraan, rivierwater.
Goed drinkwater is voor den mensch bepaald eene levensquestie; sommige volken der oudheid hadden daarvan reeds de ondervinding, getuige de kostbare waterleidingen van die tijden. Tegenwoordig is dan ook
gelukkig de aandacht der geleerden op dit voorname punt bizonder gevestigd, nu de statistiek heeft uitgemaakt, dat de vreeselijke ontwikkeling
van sommige epidemieën bepaald voor een groot deel aan slecht drinkwater moet worden toegeschreven.
De groote vraag is nu hier : wat maakt eigenlijk het water ongeschikt
voor drinkwater ? De mindere of meerdere hoeveelheid minerale bestand
natuurlijk niet, want wateren, die b. v. te veel keukenzout bevatten,-deln
DRINKWATER.
t9
merkbaar aan den ziltigen smaak, worden door den mensch en door de
dieren instinctmatig verworpen. Het moet dus gezocht worden in de organische stoffen. In de volkrijkste gemeenten b. v. van ons land is de bodem
door slechte rioleering niet alleen doortrokken door het neergevallen regen
maar ook door fecale stoffen , rottende bestanddeelen van dier--water,
lijken aard. De ondervinding heeft nu geleerd, dat het juist deze zijn,
welke op het organisme een nadeeligen invloed uitoefenen, en de ver
epidemieën, zooals cholera en typheuse koortsen, in de-spreidngva
hand werken.
Voor die fecale stoffen hebben wij in de chemie geene bepaalde herkenningsmiddelen of regentin, zooals zwavelwaterstof voor lood, maar toch
zijn de middelen aangewezen, om de tegenwoordigheid er van aan te
toonen. Dampt men namelijk water, daarmede bezwangerd, uit, en verhit
men het overschot, dan verspreiden die stoffen een onaangenamen reuk
naar gebrande dierlijke stoffen, zooals hoorn, vogelvederen, enz. Is de
hoeveelheid aanzienlijk, dan kan de reuk van het water dikwijls reeds de
tegenwoordigheid er van verraden.
Wanneer die stoffen geheel in rotting overgaan, dan ontstaan daardoor
of ammonia of nitraten of beiden, die dan in het water oplossen, zoodat
de mindere of meerdere hoeveelheid daarvan dikwijls ook eene indirecte
aanwijzing is, ofschoon die stoffen zelve niet schadelijk zijn, maar wel de
overblijfselen, die deze totale ontleding nog niet hebben doorloopen.
Sommige dier half verrotte bestanddeelen komen daarenboven in een zoogenaamden half opgelosten toestand voor, waardoor het water troebel is,
niet helder wil bezinken, en ook door filtreeren door papier daarvan niet
te bevrijden is. Dit merken wij o. a. op bij het water onzer groote rivieren, dat nooit helder bezinkt, en ontegenzeggelijk nog niet volkomen
ontlede stoffen bevat, afkomstig van de steden en dorpen, die aan de
oevers gelegen zijn.
Wat de plantendeelen betreft, zoo heeft de ervaring geleerd, dat die
in den regel weinig schadelijk zijn, zoodat dan ook wateren, die alleen
bruin gekleurd zijn door veenstoffen, en overigens alleen een weinig
minerale stoffen bevatten, voor den mensch onschadelijk zijn.
Toetsen wij nu in tegenstelling goed drinkwater, en kiezen wij daar
zuiver duinwater, d. i. bezonken en gefiltreerd zakwater uit de-vor
duinen, dat op zijn weg bijna niets anders dan een weinig keukenzout
en kalkzouten heeft opgenomen, dan blijkt daaruit, dat goed drinkwater
zooveel mogelijk moet zijn : totaal helder of klaar, kleurloos, zonder reuk
en zonder bepaalden smaak. Bij verdamping moet het slechts een gering
overschot achterlaten, en dit moet bijna in zijn geheel uit minerale stoffen
bestaan. Daarenboven moet het luchthoudend zijn, daaronder ook begrepen
koolzuurhoudend.
Aan die voorwaarden voldoen in ons land slechts weinige wateren. In
70
MINERAAL- EN ZEEWATER.
verreweg de meeste gemeenten is het gewone zakwater besmet, en ook
het water der groote rivieren kan zonder voorafgaande zuivering niet als
geschikt drinkwater worden beschouwd.
Middelen tot zuivering van drinkwater. -- Sommige wateren
laten zich zuiveren door filtreeren over beenzwart, de werkzame stof,
waarmede sommige filtreermachines voor een deel zijn opgevuld; maar het
meest afdoende middel tot zuivering is : toevoeging van eene oplossing
van ij z e r c h 1 o r i d e , goed omroeren, en daarna een weinig sodaoplossing.
Het ijzerchloride wordt hier in dit geval ontleed, en de gepraecipiteerde
onoplosbare basis bezit de eigenschap om,. niet alleen cie half opgeloste of
zwevende deeltjes mechanisch te binden, maar ook de organische bestand
volkomen oplossing verkeeren. Door vrijwillig bezinken of-deln,i
door filtreeren door papier, vilt of spons verkrijgt men langs dien weg
volkomen helder gezuiverd water, dat goed drinkbaar is.
Mineraalwateren. — In sommige, vooral bergachtige streken, treft
men op mindere of meerdere diepte wateren aan, die van de gewone zaken welwateren onderscheiden zijn door een hoog bedrag en groote verscheidenheid aan minerale stoffen. Meestal bevatten zulke wateren vele
gassen, die er dikwerf voor een deel uit ontsnappen, wanneer die wateren
aan de oppervlakte onder de gewone dampkringsdrukking komen. Die
wateren bevinden zich in spleten onder ondoordringbare aardlagen, en
worden gewoonlijk met den naam van m i n e r a a l w a t e r e n bestempeld.
De meesten bevatten stoffen, die op sommige ziekten een genezenden invloed uitoefenen, en worden dan ook daarom veelvuldig gebruikt. Vele
bekende badplaatsen leveren daarvan het bewijs.
Beroemde koolzuurhoudende wateren zijn F a c h i n g e r, S e l t z e r en
Geilnauer.
Sommige dier wateren bezitten den reuk van rottende eieren, bevatten
m. a. w. zwavelwaterstof, zooals de zwavelwateren van Aken en Bentheim.
De meesten houden echter groote hoeveelheden zouten opgelost, zooals
die van K is s i n g e n en Ho m b u r g, en verraden dikwijls door den bitteren smaak magnesiumzouten.
De wateren van F i c h y en E m s zijn alkalisch, bevatten zuur natriumcarbonaat, terwijl eindelijk de zoogenaamde staalwateren, zooals die te S p a en
te S c h w a 1 b a c h, eene zekere hoeveelheid ijzercarbonaat opgelost houden.
Zeewater. — De zee wordt voortdurend gevoed door het onzuivere
water van de rivieren, die er in uitstroomen, en verliest door verdamping aan hare oppervlakte genoegzaam zuiver water. Het gevolg hiervan
zal zijn, dat het gehalte aan opgeloste bestanddeelen hoe langer zoo meer,
maar ongemerkt toeneemt.
Zeewater is dan ook het onzuiverste, en de minerale bestanddeelen komen er in zulk eene groote hoeveelheid in voor, dat het ziltige keukenzout
en de bittere magnesiumzouten door den smaak reeds te herkennen zijn.
71
STIKSTOF.
Ofschoon het water van de verschillende zeeën niet geheel dezelfde
samenstelling bezit, kan men toch gemiddeld de verschillende bestand deelen van zeewater door de volgende cijfers uitdrukken:
Keukenzout
Chloorkalium
Gips
Magnesiumsulfaat
Chloormagnesium
Broommagnesium
Calciumcarbonaat
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
..
.
.
.
.
.
.
..
..
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Na Cl
K Cl
Ca S 0 4
Mg S 0 4
Mg C1 2
Mg Brt
Ca C 0 3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
..
.
..
.
.
..
.
.
..
..
. .
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
..
.
.
.
.
2,700
0,07 0
0,140
0,230
0, 3 6 0
0,002
0, 0 0 3
3, 5 0 5
Som der minerale bestanddeelen
..
Water en geringe hoeveelheden van andere stoffen . . 96,495
.
. .
. .
.
.
..
.
100,000
Verschillende binnenzeeën, die geringen of in 't geheel geen afvoer
hebben, bevatten meestal nog meer dan 3,5 0/o aan opgeloste stoffen:
het water van de Doode zee b. v. bevat ongeveer 20 0/o aan opgeloste
zouten, waarvan het keukenzout weder de grootste hoeveelheid uitmaakt.
VRAGEN TER BEANTWOORDING.
I. Hoeveel waterstof, in gewicht en in volumen, kan men ontwikkelen door ontleding
van 100 gram water door middel van natrium; hoeveel van dit metaal is daartoe -noodig, en hoeveel natriumhydroxyd wordt er hierbij gevormd?
2. Hoeveel zink moet men in verdund zwavelzuur oplossen, om een gashouder van
25 liter inhoud met waterstof te vullen?
3. Hoeveel water wordt er gevormd door de reductie van 1 kilogram koperoxyd, en
hoeveel ijzer is er noodig geweest om, in gloeienden toestand, in contact met waterdamp,
de daarvoor benoodigde hoeveelheid waterstof te leveren?
4. 1,2 gram gekristalliseerd kopersulfaat verliest door verhitting 0,4328 gram kristalwater; men vraagt hoeveel moleculen daarvan aan 1 mol. van het watervrije zout,
Cu S 0 4 waren gebonden.
STIKSTOF.
Atoomgewicht N = 14,04. -- Moleculairgewicht N, = 28.08. -- Densiteit met betrekking tot lucht = 0,97137. -- Densiteit met betrekking tot waterstof = 14,04. -1 liter stikstof weegt bij 0° en 760 m. M. 1,256167 gram.
Voorkomen in de natuur. -- Stikstof komt zoowel in vrijen als in
gebonden toestand in de natuur voor. In den dampkring vinden wij haar
tot een bedrag van ongeveer 4/s , hoofdzakelijk vermengd met zuurstof;
7 2
STIKSTOF.
vervolgens vinden wij haar gebonden in de nitraten of salpeterzure zouten,
die hier en daar in den bodem voorkomen. Aan één dier nitraten, het
gewone salpeter, in 't Latijn n i t r u m , heeft dit element zijn Latijnschen
naam n i t r o g e n i u m ontleend. Verder vinden wij stikstof in de ammoniumzouten, die in geringe hoeveelheid in de lucht en in sommige wateren voorkomen; eindelijk tot een bedrag van ongeveer 15°/ in bijna alle
dierlijke stoffen, zooals spiermassa, haar, huid, eiwit, kaasstof, en eveneens
in die chemische bestanddeelen uit het plantenrijk, die aan sommige producten daaruit, zooals granen, erwten en boonen, de groote voedende
kracht mededeelen.
Bereiding. — Wij hebben de zuurstof leeren kennen als een stof, die
zich gaarne met een tal van lichamen wil vereenigen, zoodat wij hiervan
partij kunnen trekken, om stikstof te bereiden, door aan de lucht het
andere bestanddeel, zuurstof, te ontnemen. Bij elke verbranding in de
lucht wordt zuurstof gebonden, en worden er oxydatieproducten gevormd.
Wanneer men nu maar voor de oxydatie zulk een lichaam kiest, waarvan
de gevormde zuurstofverbinding zich niet met de overgebleven stikstof
kan vermengen, m. a. w. waarvan het oxyd geen gasvormig lichaam is,
dan ligt hierin een beginsel, om stikstof uit de lucht af te zonderen.
In de eerste plaats komt daarvoor koper in aanmerking, dat zich bij
Fig. 40.
roodgloeihitte gemakkelijk oxyd eert. Men gebruikt daarvoor een toestel,
zooals in fig. 40 is afgebeeld. De lucht, waarvan men alleen de stikstof
STIKSTOF.73
wil overhouden, wordt uit den gashouder eerst door een U-vormige buis
geleid, gevuld met stukjes bijtende potasch, om waterdamp en koolzuur
terug te houden, vervolgens door een buis van moeielijk smeltbaar glas,
die geheel -gevuld is met fijn draaisel van koper of met een opgerold
stukje kopergaas, en geplaatst is in een oventje van plaatijzer, waardoor
men haar gemakkelijk, met brandende houtskool omgeven, in gloeienden
toestand houden kan. Wanneer de toestrooming der lucht niet te snel
plaats heeft, wordt al de zuurstof door het koper gebonden, dat tot
koperoxyd overgaat, terwijl de stikstof ontsnapt, en door buizen geleid
kan worden, daar ter plaatse waar men haar verlangt.
Onder de gemakkelijk verbrandbare lichamen, die voor dit zelfde doel
kunnen gebezigd worden, kan men phosphorus rekenen. De stikstof,
die men dan verkrijgt, bevat evenwel dampen van phosphorus, en is dus
niet zuiver.
Daar de stikstof eene geringe stabiliteit vertoont in hare verbindingen,
m. a. w. daar de stikstofverbindingen gemakkelijk ontleed worden, kan
men ook daarvan partij trekken, om het element te bereiden.
De ondervinding heeft o. a. geleerd, dat een sterke oplossing van
ammoniumnitriet (salpeterigzuurammonium) bij verwarming stikstof ont-
Fig. 41.
wikkelt. De moleculen van het zout vallen daarbij uiteen in stikstof en
water volgens de vergelijking:
(N 114 ) N 02 N2 + 2 112 0
74
STIKSTOF.
Men behoeft daartoe niet het zuivere zout te nemen, maar een mengsel
van kalium- of van natriumnitriet en ammoniumchloride, die in oplossing
elkander zoodanig ontleden, dat kalium of natrium. met het ammonium
verwisselt, zooals door de volgende vergelijking wordt voorgesteld:
KNO 2 ±(NH4 )Cl (N H4 )NO 2 ±KCl
De sterke oplossing van het kalium- of van het natriumzout wordt in
een kookkolfje met poeder van ammoniumchloride (sal-ammoniac) vermengd,
en boven een lamp verhit, zooals uit fig. 41 blijkt. De gasontwikkeling
neemt spoedig een aanvang.
Physische eigenschappen. — Zooals uit de eigenschappen der lucht
reeds blijkt, is stikstof bij de gewone temperatuur een kleurloos, reukeloos en smakeloos gas. Zij is evenals zuurstof en waterstof eerst voor een
paar jaar tot den vloeibaren toestand gebracht.
Stikstof lost in geringe mate in water op.
1 liter water lost bij 0° 20 c. M 3 . van het gas op, en bij 15° 14,8 c. M 3
Chemische eigenschappen. --• Stikstof vertoont in hare chemische
eigenschappen een opmerkelijk verschil met zuurstof. Direct vereenigt zij
zich slechts met een paar elementen, borium en titanium, en wel eerst
bij aanzienlijke verhitting, zoodat al de overige stoffen, zoowel elementen
als verbindingen, in de lucht brandende, in dit gas worden uitgebluscht,
wat men gewoonlijk aanduidt, door te zeggen dat stikstof d e v e r b r a nd i n g n ie t o n d e r ho u d t. Daarenboven blijkt uit de onveranderlijkheid
van de lucht, die steeds een mengsel blijft, dat de stikstof zich ook niet
vereenigt met de zuurstof, dat zij ook n i e t b r a n d b a a r is , zooals waterstof, want de lucht wordt immers onophoudelijk blootgesteld aan die krach
waardoor zoo menigwerf scheikundige verbindingen worden tot stand-ten,
gebracht, als warmte, licht, electriciteit, enz. Aangezien de ademhaling
ook een verbrandingsproces is, zal het leven van menschen en dieren
daarin ook worden uitgebluscht, m. a. w. zullen de chemische reacties,
die door de inademing tot stand komen, en den toestand van leven doen
voortduren, in een atmosfeer, alleen uit stikstof bestaande, ophouden,
ofschoon zij zelve bij de ademhaling niet de minste rol speelt.
Deze beide chemische eigenschappen heeft zij echter gemeen met kool
wij bij onderzoek van een gas nog niet mogen besluiten,-zurgas,odt
dat wij met stikstof te maken hebben, als wij zien, dat er een brandende
zwavelstok b. v. in wordt uitgebluscht, en het gas zelf ook geen vlam
vat. Behalve door het groote verschil in physische eigenschappen, want
koolzuurgas heeft een densiteit van 1, 5 en bezit een prikkelenden smaak,
wordt koolzuur door oplosbare basen gebonden, die dan tot zouten
overgaan, terwijl stikstof zich jegens die lichamen indifferent vertoont.
Vandaar dat koolzuurgas, door kalkwater geleid, dit troebel doet worden, daar het gevormde calciumcarbonaat in water onoplosbaar is. Stik.
OXYDEN VAN STIKSTOF.75
stof, door kalkwater geleid, zal de vloeistof dus helder doen blijven.
Niet alleen dat stikstof zulk een geringe affiniteit openbaart jegens de
overige lichamen, maar hare verbindingen worden daarenboven zeer ge
ontleed, en zij treedt dan onder de ontledingsproducten veelal-makelij
als element te voorschijn, of als een veel eenvoudiger verbinding. Die
ontleding wordt soms reeds door wrijving of trilling teweeggebracht, zooals
uit het donderkwik, dat in de percussies der vuurwapenen is, en uit een
reeks van gemakkelijk ontplofbare stoffen duidelijk blijkt, zooals nitroglycerine, dynamiet, lithofracteur. Al die stoffen zijn stikstofverbindingen,
bij wier ontleding de stikstof in vrijen toestand ontsnapt. Zoo wordt buskruit bij verhitting eveneens gemakkelijk ontleed, wat voor een deel moet
worden toegeschreven aan de betrekkelijk losse binding van de stikstof
in het salpeter. Zijn de stikstofverbindingen van zeer samengestelden aard,
zooals de dierlijke stoffen, dan treedt dit element veelal bij de ontledingen
in meer eenvoudige verbindingen op, zooals ammonia N 113 , en ieder weet
bij ondervinding, hoe spoedig vleesch, visch, enz. in rotting of ontleding
overgaan, terwijl organische stoffen, die geen stikstof bevatten, zooals de
plantenvezels katoen en linnen, suiker, gom, stijfsel, onder dezelfde omstandigheden niet rotten, m. a. w. tegen ontleding bestand zijn.
OXYDEN VAN STIKSTOF EN DE DAARVAN AF TE
LEIDEN ZUREN.
Tot nu toe zijn er vijf oxyden van stikstof bekend, waarvan twee
anhydriden zijn. Die oxyden zijn de volgende:
N2 0 stikstofhemioxyd of stikstofoxydule.
N 0 stikstofoxyd.
N2 0 3 salpeterigzuuranhydrid.
N 0 2 stikstofdioxyd of stikstofsuperoxyd.
N2 0 5 salpeterzuuranhydrid.
Wij zullen beginnen met het salpeterzuur, omdat de kennis van dit
belangrijke zuur bepaald noodzakelijk is, wil men met goed gevolg de
overige verbindingen leeren kennen.
76
SALPETERZUUR, H N 0 3
.
Voorkomen en bereiding. --- Salpeterzuur wordt nergens in de
natuur aangetroffen, maar wel sommige zijner zouten. In den bodem van
Chili en Peru vindt men uitgestrekte lagen van het natriumzout, terwijl
in alle gronden, waarin dierlijke stoffen in rotting zijn overgegaan, het
kalium- en calciumzout worden aangetroffen.
Aangezien het in het karakter der stikstof ligt, om moeielijk door synthese verbindingen tot stand te brengen, is men steeds genoodzaakt, om voor
de bereiding van salpeterzuur zijn toevlucht te nemen tot de ontleding
van een der bovengemelde nitraten.
Om uit een dergelijk zout salpeterzuur te bereiden, heeft men het metaal
slechts te vervangen door waterstof, hetgeen in een tal van zulke gevallen geschieden kan door dubbele ontleding met een ander zuur. Onder
de zuren, die daarvoor geschikt zijn, behoort om verscheidene redenen
het zwavelzuur in de eerste plaats genoemd te worden.
Voor nitraat kiest men in 't groot altijd natriumnitraat of Chi 1 i
aangezien dit het goedkoopste van alle nitraten is. Ook het-sa1petr,
kaliumzout of het gewone salpeter is voor de bereiding zeer geschikt,
terwijl de overige nitraten nimmer daarvoor in aanmerking komen, omdat
zij eerst met behulp van salpeterzuur zelf moeten gemaakt worden.
Wanneer nu Chilisalpeter door middel van zwavelzuur wordt ontleed,
blijkt uit de vergelijking:
2NaNO 3
-}-
H 2 SO4 2 TIN 0 3
-}-
Na2 SO 4
dat de beide stoffen eene verandering ondergaan; het natrium e'n de
waterstof vervangen elkanders plaats, zoodat de resultanten zijn: een
ander zuur, het salpeterzuur, en een ander zout, een sulfaat.
Dit beginsel geldt voor de bereiding van een menigte zuren.
'Vervangen wij nu de moleculairformules door de moleculairgewichten,
dan verandert de vergelijking:
in
2NaNO 3 -t-H 2 SO 4 2HNO 3 +Na2 SO 4
170±98=126±142
waaruit blijkt, dat 170 gewichtseenheden, b. v. kilogrammen zuiver natrium
zuiver zwavelzuur ontleed kunnen worden, onder-nitrado98klgm
vorming van 126 kilogram salpeterzuur. Door de praktijk wordt deze
uitkomst echter niet bevestigd.
Om zich een goed denkbeeld te vormen van alle reacties, die bij de
salpeterzuurbereiding plaats grijpen, doet men in een glazen retort, fig. 42,
eene zekere hoeveelheid natrium- of kaliumnitraat, b. v. 200 gram, en voegt
er met behulp van een trechter de uit de vergelijking af te leiden hoe-
SALPETERZUUR.77
veelheid zwavelzuur bij. De retort wordt met een glazen kolf vereenigd,
om het over te distilleeren salpeterzuur op te vangen, terwijl men gedurende de bewerking zorg draagt voor de noodige afkoeling, door daarop
voortdurend een straal koud water te laten vloeien. De retort wordt op
Fig. 42.
een zandbad geplaatst, en op eene geschikte wijze verwarmd. De weder
ontleding neemt spoedig een aanvang, en men bemerkt in den-zijdsche
beginne, dat er met de kleurlooze dampen van het salpeterzuur ook een
bruin gekleurd gas gevormd wordt, dat zich van lieverlede in den ontvanger verzamelt, en voor een deel in het zuur wordt opgelost, waaraan
het een gele kleur mededeelt. Vervangt men daarna den ontvanger door
een anderen, dan distilleert er vrij kleurloos zuur, totdat na eenigen
tijd de vorming van salpeterzuur begint te vertragen, en weder hetzelfde
bruine gas, maar nu in grootere hoeveelheid, begint te ontstaan.
Weegt men nu de hoeveelheid zuur, dan bevindt men, dat die niet
overeenkomt met ,het berekende bedrag, maar met ongeveer de helft. In
de retort moet dus nog de helft van het salpeter aanwezig zijn, maar
geen zwavelzuur meer. Dit wordt ook door het onderzoek bevestigd.
De reden hiervan is deze: de plaatsverwisseling van natrium en waterstof heeft in den beginne, bij eene niet al te hooge temperatuur, zoodanig
plaats, dat het zwavelzuur, onder die omstandigheden, niet zijne b e i d e
atomen waterstof, maar slechts één verwisselt tegen één atoom natrium,
7 8
SALPETERZUUR.
en dus aanleiding geeft tot de vorming van een lichaam, dat als ' : • P
het midden houdt tusschen een zout en een zuur. Uit de definitie echter,
die wij van zuren en zouten hebben gegeven, blijkt dat wij hier toch met
een zout te doen hebben, en noemen zulk een, waarin nog door metalen
substitueerbare waterstof aanwezig is, een zuur zout.
Aan het einde van het vermelde tijdstip kunnen wij de plaats gehad
hebbende reactie voor de ontwikkeling van het salpeterzuur dus voorstellen door de vergelijking:
2NaNO 3 +H 2 SO 4
-- HNO
3
+NaHSO 4 ±NaNO 3
Wanneer men nu de verwarming voortzet en versterkt, zal men weldra
bijna niets anders dan het gemelde bruine gas in groote hoeveelheid zien
te voorschijn treden, den geheelen toestel vullende, en, niettegenstaande
eene zorgvuldige afkoeling met koud water, wel voor een deel in het
salpeterzuur met een geelbruine kleur zien oplossen, maar voor 't grootste
gedeelte tusschen den hals der retort en dien van den ontvanger in de
lucht zien ontsnappen, terwijl gedurende die ontwikkeling slechts enkele
donker gekleurde druppels salpeterzuur overgaan, en de massa in de
retort sterk begint te schuimen.
Wat is hier geschied ? Het tweede atoom waterstof van het zwavelzuur
is bij die verhoogde temperatuur van plaats verwisseld met liet atoom
natrium van het nog niet ontlede molecuul salpeter, of m. a. w. het zuur
kaliumsulfaat heeft de tweede helft van het nitraat ontleed, wat uit de
vergelijking:
NaHSO4-{-NaNO3 Na t SO 4
-}-
.
.
.
blijkt, terwijl daaruit tevens is af te leiden, dat er dan ook nog één mol.
H N 0 3 of de andere helft salpeterzuur zou moeten overdistilleeren, wat
niet is geschied. Dat tweede molecuul, of m. a. w. die andere helft, is
wel gevormd, maar was niet bestand tegen de hooge temperatuur, waarbij
die afscheiding plaats greep. De stikstofverbinding is uiteengevallen, en
de stikstof zelve, als met geringe affiniteit in hare verbinding bedeeld,
is overgegaan in een meer eenvoudig lichaam, (lat die hooge temperatuur
wel kon verdragen. Die stikstofverbinding, dit bruin gekleurde gas, is
stikstofsuperoxyd N 0 2 . Wanneer dus een molecuul H N 0 3 bij hooge
temperatuur wordt ontleed, en N 0 2 verliest, blijft er nog H O over.
Dergelijke groepen van H 0 zijn op zich zelf onbestaanbaar, en geven,
twee aan twee, -aanleiding tot de vorming van water en zuurstof, zooals
door (le vergelijking:
2 HO
=H
2
0±O
wordt voorgesteld. Twee atomen zuurstof zullen zich evenwel alsdan weder
vereenigen tot één molecuul van dit element.
SALPETERZUUR. 79
Later zullen wij, bij het bespreken van de eigenschappen van het stik
verklaren, waarom er toch nog voortdurend gedurende de-stofuperxyd,
ontleding van de tweede helft van het salpeter eenige druppels salpeter
overgingen.
-zur
Het ontstaan van de geringe hoeveelheid stikstofsuperoxyd in den beginne had natuurlijk een andere oorzaak. Zwavelzuur heeft, vooral bij ver
eigenschap, om aan vele lichamen de elementen waterstof en-warming,de
zuurstof te onttrekken in reden, zooals zij in het water voorkomen, dus
twee atomen van het eene tegen één atoom van het andere element. Dit
geschiedt altijd bij deze bereiding met de eerste hoeveelheden salpeter
vrij worden in tegenwoordigheid van het warme zwavelzuur,-zur,die
dat zich nog onveranderd tusschen de salpeterkristallen bevindt.
Twee moleculen worden dus tegelijkertijd op die wijze aangegrepen,
waardoor noodwendig het anhydrid moet overblijven, want:
2HNO 3 —H 2 0 N 2 0 5
Dit anhydrid is echter zoo los samengesteld, dat het bij zijne wording
dadelijk uiteenvalt in stikstofsuperoxyd, dat aan de bruine kleur van zijn
gas dadelijk te herkennen is, en in zuurstof, zooals uit de vergelijking
N 2 0,
-
2NO 2 ±0
voortvloeit, en waarbij de atomen zuurstof zich weder, twee aan twee,
direct tot moleculen vereenigen.
Wanneer wij nu van het geleerde gebruik maken, blijkt het duidelijk,
dat als men uit natrium- of uit kaliumsalpeter de grootst mogelijke opbrengst aan salpeterzuur verlangt, men de betrekkelijke hoeveelheden zout
en zuur moet nemen, zooals de vergelijking
Na N 0 3 ± IT 2 S 0 4 H N 0 3 - - Na HS 0 4
of
KNO3±H2SO4
—
HNO3-F-KHSO4
aangeeft, dus moleculaire hoeveelheden van beiden.
In het groot, in de fabrieken, gebruikt men voor de bereiding van het
zuur gietijzeren ketels, zooals in fig. 43 is afgebeeld. De hals is inwendig
voorzien met een goed passende buis van gebakken steen. Gewoonlijk
kunnen die ketels 500 kilogram Chilisalpeter bevatten. Het daarvoor benoodigde zwavelzuur heeft meestal geen grootere densiteit dan 1.7, en
bevat (lus water, dat met het salpeterzuur te gelijker tijd overdistilleert
in steenen potten of zoogenaamde bonbonnes, waarin de condensatie
gemakkelijk plaats grijpt. Het zuur, dat de fabrieken leveren onder den
naam van sterkwater, is altijd waterhoudend ; het zuur, dat eene
densiteit bezit van 1.42 bevat daarvan 30 0/o , waaruit de formule
2 (H N 0 3 ), 3 aq. kan worden berekend. Verder komt er in den handel
nog een slapper salpeterzuur voor van eene densiteit van 1.33, dat 47 0 0
water bevat.
80
SALPETERZUUR.
Voor sommige doeleinden, b. v. voor de bereiding van schietkatoen,
heeft men salpeterzuur noodig van de grootste sterkte, waarin daarenboven
eene aanzienlijke hoeveelheid stikstofsuperoxyd moet opgelost zijn. Men
Fig. 43.
bestempelt zulk zuur met den naam van rood r o o k e n d s a 1 p e t e rz u u r, en uit onze beschouwingen vloeit voort, dat men voor de bereiding van een dergelijk zuur meer Chilisalpeter noodig heeft dan ééne,
moleculaire hoeveelheid : een vierde gedeelte meer is daartoe voldoende.
Zuivering. -- Het salpeterzuur uit den handel is nooit zuiver; het is
altijd een weinig geel gekleurd door stikstofsuperoxyd en salpeterigzuuranhydrid, en is steeds verontreinigd door een weinig zoutzuur, daar het
gebruikte Chilisalpeter altijd keukenzout bevat, en daarenboven gaan er gedurende d e distillatie altijd mechanisch geringe hoeveelheden zwavelzuur
mede over. Men zuivert het distillaat van die beide zuren, door het uit
glazen retorten op nieuw te distilleeren, onder toevoeging van een weinig
loodnitraat, waardoor het aanwezige zoutzuur overgaat in loodchloride, en
het zwavelzuur in loodsulfaat, welke beide zouten in de retort terugblijven.
Eigenschappen. — Het zuivere salpeterzuur is eene kleurlooze vloeistof van eene densiteit van 1,52, kookt op '86° en gaat in den vasten
toestand over op — 49°. Het dampt aan de lucht, aangezien het zich met
het water daaruit verbindt tot een hydraat, dat een kookpunt heeft van
123°. Salpeterzuur wordt door het licht ontleed; het kleurt zich daardoor
van lieverlede geel. Die ontleding wordt voorgesteld door de vergelijking:
4HNO 3
-...
2 H2 0±4NO2±02
Het water, dat bij die ontleding gevormd wordt, verbindt zich met het
overige salpeterzuur, en maakt dit van lieverlede stabieler.
Eene dergelijke ontleding ondergaat het zuur ook door de warmte.
SALPETERZUUR.
81
Leidt men den damp van salpeterzuur door een gloeiende glazen buis,
dan wordt die ontleding zichtbaar door het ontstaan van bruine dampen,
waarmede zich de buis valt, terwijl de zuurstof alsdan boven water op
de bekende wijze kan worden opgevangen.
Eene dergelijke ontleding neemt men ook in den beginne waar, wanneer men het zuivere zuur gaat distilleeren. Het begint dan te koken bij
86°, maar ontleedt zich daarbij voor een deel, terwijl het kookpunt van
lieverlede stijgt, naarmate het gevormde water zich met het nog niet
ontlede zuur verbindt, totdat eindelijk de temperatuur op 123° constant
blijft, waarbij de verbinding 2 (H N 0 3 ), 3 aq. blijft overdistilleeren. Deze
verbinding wordt dan noch door de aangewende warmte, noch door het
licht ontleed. Diezelfde verbinding kan men eveneens verkrijgen, wanneer
men bij het zuur de berekende hoeveelheid water voegt, waarbij alsdan
temperatuursverhooging plaats grijpt.
Salpeterzuur als oxydatiemiddel. -- Salpeterzuur staat zeer gemakkelijk een gedeelte zijner zuurstof af, wanneer het met oxydeerbare
lichamen wordt samengebracht, waardoor wij in dit belangrijke zuur een
der veel gebruikelijke o x y d a t i e m i d d e 1 e n bezitten.
Wij zullen eerst de werking nagaan, die het op metalen uitoefent.
Wanneer men een weinig tin met niet te sterk salpeterzuur overgiet,
ontwaart men al spoedig eerre hevige werking. Bruine dampen worden
uitgestooten, het metaal verandert in een wit poeder, en de vloeistof
wordt aanmerkelijk warm. Bij nader onderzoek blijkt het witte poeder
een onoplosbaar zuur te zijn. Het tin is namelijk eerst geoxydeerd tot
een oxyd Sn 0 2 , dat een anhydrid is, en dat zich bij zijn ontstaan dadelijk met 5 mol. water tot een zuur heeft verbonden.
Om een goed begrip te verkrijgen van de rol, die het salpeterzuur bij
dergelijke oxydaties speelt, moeten wij voornamelijk nagaan, wat er van het
zuur overblijft, wanneer het een deel zijner zuurstof heeft afgestaan, om zooals hier het tin te oxydeeren. Uit het onderzoek van die restanten is gebleken:
1 0 . Dat een molecuul salpeterzuur ééne 0 kan afstaan, zoodat er dan
1-I N 0 2 overblijft. Dit salpeterigzuur kan zich dan soms op het oogenblik
zijner wording met het gevormde metaaloxyd verder vereenigen tot een
nitriet of salpeterigzuurzout, onder afscheiding van water. Eene dergelijke
reactie kan dan alleen plaats grijpen, wanneer er w e i n i g w a t e r in de
vloeistof aanwezig is, aangezien salpeterigzuur daardoor ontleed wordt;
verder wanneer het gevormde nitriet zich aan de inwerking van het overige
salpeterzuur kan onttrekken, door zich uit de vloeistof in kristallen af te
zonderen; of wanneer er, zooals op het laatst eener dergelijke oxydatie,
bijna geen salpeterzuur meer voorhanden is, daar anders het gevormde metaal
een nitraat zou overgaan, aangezien salpeterzuur de nitrieten op-oxydt
gelijke wijze ontleedt als het zwavelzuur de nitraten. Bij de oxydatie
van 1 o o d en kwik kunnen zich dergelijke gevallen voordoen.
82
SALPETERZUUR.
2 0 . Wanneer het salpeterzuur niet al te verdund is, ontstaan er bij de
oxydatie van verscheidene metalen bruine dampen, die meestal alleen uit
stikstofsuperoxyd bestaan. vit geval komt zeer veel voor, en de oxydatie
van het tin is hiervan een voorbeeld.. Een der restanten van het salpeterzuur is dus in dit geval N 0 2 ; verder leert de ondervinding, dat de
waterstof zich in verbinding met zuurstof als water afzondert, zoodat wij
tot het besluit komen, dat er altijd paren van moleculen van liet zuur
te gelijker tijd aan de oxydatie deelnemen. Met die kennis toegerust,
valt het niet moeielijk, om de vergelijking te ontwerpen, waardoor de
oxydatie van het tin aanschouwelijk wordt. De ontleding, die het zuur
ondergaat, is vooreerst deze:
2HNO 3 2 NO 2 -}-H 2 O-}-O
Elk atoom tin heeft voor de oxydatie 2 O's noodig om in Sn 0 2 over
te gaan, zoodat daarvoor 4 mol. salpeterzuur vereischt worden ; de ware
vergelijking wordt dan:
Sn±4HNO 3 Sn0 2 ±4NO 2 ±2H2 0
In verreweg de meeste gevallen ontstaat er echter een basisch oxyd,
dat op het oogenblik zijner wording met nog onontleed salpeterzuur een
zout vormt, onder afscheiding van water. Daar de meeste nitraten evenwel oplosbaar zijn, gebruikt men daarom in dergelijke gevallen de uit
drukking : dat salpeterzuur de meeste metalen oplost.
Passen wij dit op koper toe, door een weinig van dit metaal in een
kolfje met niet te sterk salpeterzuur samen te brengen, dan zien wij al
dadelijk aan het uitstooten van bruine dampen en de kleursverandering
der vloeistof, dat hier de gemelde reacties plaats hebben. Vooreerst heeft
men dus:
-
Cu- - 2 H N 0 3 - Cu
0± 2 N 0 2 --}- H 2 0
Men ziet echter geen zwart koperoxyd in de vloeistof te voorschijn
treden, daar dit met nog 2 andere moleculen salpeterzuur dadelijk bij
zijne wording de volgende verbinding aangaat:
Cu 0 -}- 2 H N 0 3 C" (N 0 32 ` H 2 0
zoodat de geheele oplossing van koper in salpeterzuur moet voorgesteld
worden door:
Cu±4HNO 3
Cu ( N 03)2 + 2 N 0 2 A_2IH2 0
--
Bij een overmaat van koper vindt men op 't laatst der bewerking het
metaal met een zwarte laag koperoxyd bedekt, omdat er op zulk een
tijdstip geen genoegzaam salpeterzuur meer voorhanden is, om al het
oxyd dadelijk bij zijne wording op te lossen, of m. a. w. om het in
nitraat te doen overgaan.
3 0 . Wanneer salpeterzuur, dat voor de oxydatie van een metaal gebruikt wordt, vrij sterk met water is verdund, kan er nimmer N 0 2 als
83
SALPETERZUUR.
restant ontstaan, daar deze stikstofverbinding in tegenwoordigheid van water onbestaanbaar is. Onder die omstandigheden
ziet men dan veelal de stikstof als restant in den vorm van stikstofoxyd,
N 0 ontsnappen, een kleurloos gas, dat echter weder o n b e s t a a n b a a r
is in tegenwoordigheid van vrije zuurstof, en zich daarmede
verbindt tot stikstofsuperoxyd volgens de vergelijking:
2N0±0 2 2NO 2
Dit zien wij onder anderen zeer duidelijk bij het oplossen van koper in
v e r d u n d salpeterzuur. Wij hebben dus voor de oorspronkelijke ontleding
van liet salpeterzuur voor de oxydatie van het metaal, waarbij de restanten van het zuur N 0 en 112 0 zijn, de volgende vergelijking:
2HNO 3 2N 0--H 2 0±30
De 3 atomen zuurstof kunnen 3 Cu oxydeeren tot 3 Cu 0, maar elk
molecuul Cu 0 neemt bij zijn ontstaan dadelijk 2 mol. H N 0 3 in beslag,
om kopernitraat te vormen, dat in de vloeistof oplost, onder afscheiding
van water, zoodat na de oxydatie de reactie:
3Cu±6HNO 3 =3Cu(NO 3 2 +3H2 O
)
plaats grijpt, en de gezamenlijke reacties dus moeten voorgesteld worden
door de vergelijking:
3 Cu-}- 8 HNO 3
= 3 Cu (N 0
3 )2
-}- 2N0-}-4H 2 0
Men leert uit deze beide voorbeelden, dat het v o o r d e e 1 i g e r is, om
kopernitraat te maken met behulp van verdund, dan met behulp van meer
geconcentreerd salpeterzuur.
Op goud, platina, iridium, rhodium en ruthenium na, worden nu alle
metalen door dit zuur, hetzij in geconcentreerden, hetzij in verdunden
toestand, aangetast, waarbij dan meestal basische oxyden ontstaan, die
vervolgens weder voor 't meerendeel in nitraten overgaan.
Voorloopig kunnen wij hiermede volstaan, maar komen later te gelegener plaatse op dit onderwerp terug, en zullen nu de werking nagaan,
die dit zuur op sommige metalloïden uitoefent, welke daardoor worden
geoxydeerd.
Werpt men een stukje gloeiende houtskool in een weinig verwarmd
sterk salpeterzuur, dan ziet men het een korten tijd voortbranden,
onder gelijktijdige ontwikkeling van N 0 2 . De kool is tot koolzuuranhydrid
overgegaan:
C--4HNO 3
=C
84
SALPETERZUUR.
Naarmate de hoeveelheid water grootex wordt, verliest ook het sal.
peterzuur de eigenschap, om de houtskool te oxydeeren. Fijn poeder er
van of zwartsel wordt bij verwarming gemakkelijker aangegrepen.
Zwavel wordt op die wijze geoxydeerd tot S 0 3 , dat met 112 0 dadelijk
zwavelzuur, H 2 S 0. vormt.
Phosphorus, zoo gemakkelijk oxydeerbaar in de lucht, wordt natuurlijk
door salpeterzuur eveneens geoxydeerd, en wel tot den hoogsten trap van
oxydatie, namelijk tot phosphorzuuranhydrid P2 0 5 , dat eveneens dadelijk
met 3 112 0 overgaat in 2 mol. phosphorzuur H 3 P 0 4
Wat de plantaardige en dierlijke stoffen betreft, deze worden door
salpeterzuur eveneens meestal geoxydeerd. Suiker, gom, stijfsel, katoen,
wol worden door niet te sterk zuur dikwijls hevig aangetast, wat weder
blijkt uit de bruin gekleurde gasvormige restanten, die daarbij ontstaan.
Bij deze soort van stoffen bestaat het bruine gas dan veelal uit salpeterig zuuranhydrid N2 0 3 in die gevallen namelijk, waarbij het aangewende
zuur niet te verdund is geweest.
Substitutieproducten. -- Salpeterzuur oefent daarenboven op ver
organische verbindingen nog eene geheel andere-scheidnzogam
werking uit. Brengt men b. v. benzol 06 H s , een bestanddeel van steenkoolteer, onder afkoeling met sterk salpeterzuur in aanraking, dan heeft
er in zekeren zin het tegenovergestelde plaats als bij eene oxydatie. Het
stuk N 02 , dat men bij een oxydatie zou zien ontsnappen, treedt nu in
de verbinding, en neemt de plaats in van éene H van het benzol. Dit
atoom waterstof verbindt zich evenwel dadelijk bij zijne afscheiding met
het restant 0 H van het salpeterzuur tot water:
.
,
C6 H 6 ±HNO 3 C 6 H5 (N O 2 )±H2 0
Gasontwikkeling heeft hier dus niet plaats. Het eenige, wat men
in dit geval opmerkt, bestaat in een kleursverandering, die de vloeistof
ondergaat : het kleurlooze benzol is veranderd in geelachtig n i t r obenzol, zooals deze verbinding genoemd wordt. Verder wordt bij eene
dergelijke inwerking het salpeterzuur van lieverlede slapper, hetgeen soms
een nadeeligen invloed kan uitoefenen op de vorming van het n i t r os u b s t i t u u t. Om dit te voorkomen, vermengt men het sterke salpeterzuur van te voren met zwavelzuur, dat het gevormde water dadelijk bindt.
85
STIK.STOFHEMIOXYD OF STIKSTOFOXYDULE, N 2 0.
Bereiding. — Met de kennis, die wij reeds van het salpeterzuur
hebben opgedaan, zal het nu gemakkelijker vallen, om de overige verbindingen te leerera kennen. Wij hebben bij de eigenschappen der stikstof
aangegeven, dat dit element in zijne verbindingen steeds eene neiging
aan den dag legt, om, onder de werking van sommige krachten, b. v.
warmte, óf zich geheel in vrijheid te stellen, óf om in meer eenvoudige
verbindingen over te gaan. Op deze laatste eigenschap berust de bereiding van het stikstofoxydule.
Men verhit daartoe ammoniumnitraat in een glazen kolfje of retort.
Uit de formule van dit zout (N H4 ) N 0 3 blijkt al dadelijk, dat, wanneer
de stikstof hieruit bij verhitting ontsnapt als N2 0, er van het molecuul
niets anders overblijven dan de elementen, om water te vormen. Bij de
ontleding van dit zout wordt dus de neiging van de stikstof, om in een
meer eenvoudige verbinding over te gaan, daarenboven nog versterkt
door het streven der waterstof en zuurstof, om de zeer constante verbinding H2 0 te vormen. Het smeltende zout valt dan ook geheel en al
uiteen in die beide stoffen volgens de vergelijking:
(N H 4 )NO 3
=N
2
0-}-2H 2 0
De wijze van bereiding is gemakkelijk op te maken uit de bijgevoegde
fig. 44.
Fig. 44.
Langs geen anderen weg kan dit gas geheel zuiver worden verkregen;
wèl ontstaat het als ontledingsproduct bij verscheidene reacties, en is
86
STIKSTOFOYYDUI,E,
het wel de moeite waard, om hier ter plaatse nog eene andere vormingswijze te bespreken.
Wij hebben bij de bereiding van waterstof gezien, dat dit element gemakkelijk verkregen wordt door substitutie van de waterstof van zwavelzuur, meer in 't algemeen van een zuur, door zink. Gebruikt men nu
daartoe salpeterzuur, dan zal de substitutie door het zink ook werkelijk
geschieden, maar aangezien salpeterzuur ook eene oxydeerende stof is, zal
er gelijktijdig een gedeelte zink tot zinkoxyd overgaan, en in de v e r d u n d e
oplossing zullen er dan N 0 en H 2 0 als restanten moeten ontstaan. Dit
geschiedt evenwel te gelijk, dat er ook in dezelfde vloeistof waterstof in
status nastens verkeert; die waterstof zal hier en daar reduceerend werken op het stikstofoxyd, en volgens de vergelijking:
2N0-á-2H
=N
2
0+H2 0
aanleiding geven tot de vorming van stikstofoxydule, dat met de overige
gassen uit de vloeistof ontwijkt. De waterstof strekt hare reduceerende
werking echter nog verder uit. Wanneer er een zekere graad van ver
bestaat, ontneemt zij aan een molecuul H N 0 3 al de zuurstof,-dunig
en bindt die tot water, terwijl het restant H N op datzelfde oogenblik
zich eveneens met waterstof vereenigt tot H 3 N, a m m o n i a genaamd, het
prikkelende gas, dat, in water opgelost, de ammonia liquida of vliegenden
geest oplevert. Op het oogenblik van het ontstaan van ammonia evenwel
vereenigt deze zich weer dadelijk met een ander molecuul salpeterzuur,
en vormt daarmede ammoniumnitraat volgens de vergelijking:
NH 3 ~I-HNO 3 (N H 4 )NO 3
hetzelfde zout, dat wij voor de bereiding van het zuivere stikstofoxydule
gebruikt hebben.
Physiseh e eigenschappen. — Stikstofhemioxyd is bij de gewone
temperatuur een kleurloos gas, dat een geringen zoeten reuk en smaak
bezit. Het heeft eene densiteit van 1,527, en is dus ruim de helft zwaar
dan de lucht; vandaar dat men niet bepaald genoodzaakt is, om het-der
gas boven water op te vangen, maar men zeer geschikt een open glas er
mede kan vullen, door de buis, die het gas aanvoert, tot op den bodem
te laten reiken, waardoor de lucht van lieverlede wordt uitgedreven. Te
meer is deze wijze van vullen dikwijls te verkiezen, omdat het gas aan
oplosbaar is in water, want:
-merklij
1 liter water lost bij 0° 1305 c. M 3 . van het gas op, en
,, 1 5 778 » »
FARADAY heeft dit gas het eerst in vloeibaren toestand gebracht, door
het aan eene sterke drukking bloot te stellen, onder gelijktijdige afkoeling. Dit geschiedt tegenwoordig het best in een sterke ijzeren flesch, met
een conischen ventil voorzien, en waaraan van onderen een perspomp kan
geschroefd worden met massieven zuiger. Deze pomp staat inwendig in
0
87
STIESTOFOXYDULE.
gemeenschap met den gashouder, die het droge, zuivere gas bevat. Fig. 45
en 46 geven daarvan een duidelijke voorstelling. De flesch zelve is van
boven gesloten door een izigeschroefde, stalen stop, die van onderen zuiver
conisch is afgedraaid en, in den conischen, nauwen hals passende, de afsluiting teweegbrengt. Keert men de flesch onderst boven, en schroeft
men de stop terug, dan verkrijgt de vloeistof daardoor gelegenheid, om
Fig. 45.
Fig. 46.
door de sterke drukking van het niet gecondenseerde gedeelte door den
zijdelingschen, nauwen hals te ontsnappen.
Bij 0° heeft het gas eene drukking van 30 atmosfeeren noodig, om
vloeibaar te worden ; 750 liter gas leveren dan 1 liter vloeibaar stikstof
alsdan eene kleurlooze, zeer bewegelijke vloeistof van-oxydule.Htis
eene densiteit van 0,937, die onder gewonen luchtdruk, dus in een open
vat, bij — 88° kookt, bij welke temperatuur het gas alzoo zonder aangewende drukking zou vloeibaar beginnen te worden. Onder de klok van
88
STIKSTOFOXY.UULE.
een luchtpomp snel verdampt, kristalliseert het vloeibare stikstofoxydule
bij ongeveer -- 100°.
Chemische eigenschappen. -- Wat de chemische eigenschappen van
het gas betreft, zoo onderhoudt het evenals zuurstof de verbranding.
Hoe dit mogelijk is, moet nader worden toegelicht : wanneer men b. v.
brandenden phosphorus, in het gas gebracht, daarin ziet voortbranden,
moet er door de warmte eerst eene ontleding der omringende moleculen
tot stand komen, de stikstof en de zuurstof moeten eerst van elkander
gescheiden worden, wil de phosphorus zich met de zuurstof vereenigen.
Is die ontleding evenwel ingetreden, dan brandt de phosphorus sterker
dan in de lucht, want het verkregen mengsel bestaat dan voor 3 uit
zuurstof, zooals wij uit eene graphische vergelijking kunnen afleiden,
door gebruik te maken van de wet van AVOGADRO, want:
N 0 N20
2
leveren
w
N2
N2
±
02
Bezit nu een brandend lichaam in 't algemeen eene temperatuur, hoog
genoeg, om eerst . het gas te ontleden, dan zal het blijven voortbranden,
en wel sterker dan in de • lucht, daar dit mengsel slechts 5 zuurstof
bevat. Hieraan is het toe te schrijven, dat brandende zwavel er in wordt
uitgebluscht, als zij slechts op een enkele plaats even is aangestoken,
daar de temperatuur alsdan te laag is ; maar heeft men de zwavel eerst
gesmolten en goed aan het branden gebracht, waardoor de temperatuur
der vlam hooger is geworden, dan blijft zij voortbranden. Een glimmende
zwavelstok vat evenals in zuurstof weder vlam, zoodat dit gas bij het
onderzoek daarmede te verwarren zou zijn, maar de verhouding tegenover
zwavel is dan weder beslissend.
Eene oxydatie bij de gewone temperatuur kan door dit gas dus niet
worden teweeggebracht, zoodat het voor de ademhaling onder anderen
ongeschikt is. Ingeademd veroorzaakt het eene zekere gevoelloosheid,
echter in veel mindere mate dan chloroform, terwijl het tevens ook
eenigszins dronkenmakend werkt, waarom het van DAVY den naam van
v i o o l ij k ra a k e n d gas heeft verkregen.
Het vloeibare stikstofoxydule vertoont dezelfde oxydeerende eigenschappen als het gasvormige, maar de lage temperatuur tempert in de meeste
gevallen de reactie. Een stukje gloeiende houtskool, er op geworpen,
blijft voortbranden.
In de physica wordt deze vloeistof aangewend tot het verkrijgen van
lage temperaturen. Kwik, er in gegoten, wordt op hetzelfde oogenblik
vast, eveneens salpeterzuur en zwavelzuur, maar alcohol, aether en zwa-
STIKSTOFOXYD.
89
velkoolstof vermengen er zich mede, zonder te bevriezen. Een mengsel van
vloeibaar stikstofoxydule en zwavelkoolstof, snel onder de klok van een
luchtpomp verdampt, doet een daarin geplaatsten alcoholthermometer dalen
tot op _1400
Samenstelling. — 1)e samenstelling van dit gas kan gemakkelijk bepaald worden, door in een omgebogen glazen buis, zooals op bl. 98
is afgebeeld, eene bepaalde hoeveelheid van het gas aan de inwerking
van een stukje kalium bloot te stellen. Dit metaal ontneemt daaraan bij
verwarming al de zuurstof, zoodat de stikstof overblijft. Na volkomen
bekoeling zal men bemerken, dat dit dezelfde ruimte inneemt als het
oorspronkelijke gas. Volgens de wet van AVOGADRO is dus in ééne moleculaire hoeveelheid van 44.08 aanwezig ééne moleculaire hoeveelheid
N2 — 28.08. Trekt men dit van 44.08 af, dan houdt men 16 gewichtseenheden voor de zuurstof over, of m. a. w. ééne atomistische hoeveelheid,
zoodat de moleculairformule hierdoor bewezen is N2 0 te zijn.
Gebruik van stikstofoxydule. -- Behalve in de physica tot het
verkrijgen van lage temperaturen, wordt het gas zelf tegenwoordig veel
gebruikt bij tandoperatiën. Ingeademd doet het de pijn verminderen, terwijl de operateur tegelijker tijd vrijer is in zijne handelingen.
De tandartsen behoeven dit gas tegenwoordig niet meer zelf te bereiden,
daar het in vloeibaren toestand in den handel te verkrijgen is. Eenige
fabrikanten in Londen leveren het in ijzeren flesschen, met een sterke
schroef kraan voorzien.
.
STIKSTOFOXYD, N 0.
Bereiding. —, Wij hebben deze verbinding reeds zien ontstaan bij de
oxydatie van koper door salpeterzuur, wan
neer dit in verdunden toestand wordt aan
Gewoonlijk bereidt men stikstofoxyd-gewnd.
dan ook, door in een Woulfsche flesch met
twee halzen stukjes plaatkoper met verdund
salpeterzuur te overgieten, zooals fig. 47 aan
reactie is geheel dezelfde, zooals-geft.D
wij die bij het salpeterzuur hebben ontwikkeld, en wordt in eens voorgesteld door de
vergelijking:
3 Cu-J--8HNO 3 2N0±3Cu(NO 3 ) 2
-4H 2 0.
Men zet eerst den toestel in elkander, na Fig. 47 .
de noodige hoeveelheid koper er in gedaan
te hebben, en giet door de trechterbuis eerst water en vervolgens ge-
90
STIKSTOFOXYD.
woon salpeterzuur. Men moet vooral zorg dragen, dat de vloeistof gedurende de oplossing van het koper niet te warm wordt, hetgeen men
voorkomt, door de flesch in koud water te plaatsen ; het gas zou anders
te veel verontreinigd worden met stikstofoxydule (Bl. 85). Zoodra de
gasontwikkeling in de vloeistof begint, bemerkt men evenwel nog niets
in den. waterbak, zoodat het een zekeren tijd duurt, voor men gasbellen
daarin ziet opstijgen. Men neemt ook al dadelijk de vorming waar van
een bruin gas in de overige ruimte van de flesch, daar de eerste bellen
zich dadelijk met de zuurstof der daar aanwezige lucht vereenigen tot
stikstofoxyd volgens de vergelijking:
2N0+0 2 2NO 2
terwijl deze verbinding, weder in aanraking met het water, wordt ontleed
in stikstofoxyd en salpeterzuur volgens:
3NO 2
-{-
H2 O
—
NO ±2HNO 3
Dit salpeterzuur wordt dus weder gevoegd bij het reeds aanwezige in
de flesch, zoodat, al heeft er in den beginne ontwikkeling plaats, het
volumen der aanwezige lucht zoo lang wordt verminderd, totdat al de
zuurstof overgedragen is tot salpeterzuur, en er niets dan stikstof is
overgebleven. Op dat oogenblik is ook het bruine gas verdwenen, en
het opstijgen in den waterbak neemt een aanvang, en houdt dan gelijken
tred met de mate van ontwikkeling in de flesch. De eerste hoeveelheden
zijn echter met de stikstof vermengd, en moeten dus verwijderd worden.
In plaats van koper kan men met beter gevolg kwik gebruiken, daar
men alsdan een veel zuiverder gas verkrijgt. Om de gewone eigenschappen er van aan te toonen is echter koper voldoende.
Eigenschappen. Het stikstofoxyd doet zich voor als een kleurloos
gas, dat eerst bij zeer lage temperatuur en onder sterken druk tot den
vloeibaren toestand overgaat. Het bezit eene densiteit van 1,039. Het is
evenals alle gassen, die moeielijk tot vloeistof te brengen zijn, zeer weinig
oplosbaar in water, want
1 liter water lost bij de gewone temp. slechts 50 c. M 3 er van op.
Omtrent reuk of smaak is niets bekend, daar het in tegenwoordigheid
van vrije zuurstof, dus ook van lucht, onbestaanbaar is, en zich dadelijk
tot stikstofsuperoxyd oxydeert.
Deze eigenschap ken- schetst deze verbinding dan ook
het meest. Niet alleen dat men die oxydatie dadelijk ontwaart, zoodra
men een glas, met stikstofoxyd gevuld, in de lucht laat uitstroomen,
maar nog beter wanneer men bij het gas, dat zich in een hoog groot
glas op den waterbak bevindt, zuurstof uit een gashouder laat toestroomen. Op hetzelfde oogenblik, dat de beide gassen met elkander in aan
komen, ziet men het bruin gekleurde N 0, ontstaan, maar ook-raking
SALPETERIGZUURANHYDRID.
91
bijna op hetzelfde oogenblik ziet men het water opstijgen, en het overgebleven gas, dat nu een kleiner volumen heeft ingenomen, na eenigen tijd weder
kleurloos worden. Men kan nu weder opnieuw zuurstof laten toevloeien, totdat het glas weder geheel gevuld is, en dezelfde reacties zullen elkander
weder opvolgen, daar het gevormde N 0 2 door het water telkens ontleed
wordt in N 0 en H N 0 3 volgens de zoo even opgegeven vergelijking.
Waren de beide gassen volkomen zuiver, dan zou men bij voortdurende
herhaling van toevoer van zuurstof het glas geheel met water zien vullen,
en in het water van den waterbak zou dan juist dezelfde hoeveelheid
salpeterzuur aanwezig zijn, die voor de oorspronkelijke oxydatie van het
koper tot koperoxyd noodig was geweest.
Gelijk alle verbindingen van stikstof met zuurstof, wordt ook dit gas
door warmte ontleed, maar op een veel hoogere temperatuur dan de
vorige verbinding. Daaruit vloeit voort, dat zelfs goed brandende zwavel
er in wordt uitgebluscht, want bij het stikstofoxydule moest zij zeer goed
zijn aangestoken, wilde de warmte eerst de ontleding tot stand brengen,
die voor de verdere oxydatie noodzakelijk was. Phosphorus blijft er echter
in voortbranden, als hij goed is aangestoken, en wel met een schitterend
licht, want na de ontleding, die vooraf gaat, bestaat het mengsel voor
d e helft uit zuurstof, immers:
N 0 – - N 0 leveren N2 02
Een gloeiende zwavelstok bezit echter geen warmte genoeg, en wordt
er dus in uitgebluscht.
Bij de behandeling van het ijzer zullen wij nog op Gene zeer belang
-rijke
eigenschap van het gas terugkomen.
SALPETERIGZUURANHYDRID, N 2 0 3 .
Deze stikstofverbinding is nog niet in al hare eigenschappen goed
onderzocht, dat voornamelijk gelegen is in de weinige bestendigheid, die
zij vertoont, daar zij buitengewoon gemakkelijk wordt ontleed, zoowel
door warmte als door water.
Bereiding en eigenschappen. -- Wanneer men bij eene temperatuur,
waarbij kwik bevriest, dus bij — 40 droog stikstofoxyd en droge zuurstof bij elkander brengt, in reden dat er deze verbinding kan gevormd
worden, dus, afgeleid uit de vergelijking:
0
4 NO+ 0 2 2N303
9 2
SALPETERIGZUURANHYDRID.
vier volumina stikstofoxyd met één volumen zuurstof, dan vormt zich een
bruin gas, dat zich tot een groene vloeistof verdicht, en voor 't grootste
gedeelte uit salpeterigzuuranhydrid bestaat, ofschoon vermengd met stikstofsuperoxyd.
Vervolgens vormt zich deze verbinding eveneens, wanneer men vloei
zeer weinig water ontleedt, waarbij de vorming-barstikofupexydm
dan kan worden voorgesteld door:
4NO2 -}-H2 0 =N2 0 3 -}- 2 HNO 3
Het gemakkelijkst geschiedt deze zelfde reactie, als men daartoe rood
rookend salpeterzuur bezigt. Bij voorzichtige vermenging verkrijgt men
dan een indigoblauwe laag, waarin de verbinding aanwezig is. Bij ver
wordt zij echter ontleed volgens:
-warming
N2 0 3 N0±NO 2
en door verdere toevoeging van water verkrijgt men weder dezelfde ontledingsproducten als van het stikstofsuperoxyd, namelijk stikstofoxyd en
salpeterzuur, volgens de vergelijking:
3N2 0 3
-}-
H2 O
= 4N0±2HNO
3
Het zuur, dat van dit anhydrid wordt afgeleid, is geheel en al onbekend. Men kent het echter in zijne zouten, die tot algemeene formule
hebben M N 0 2 , waarin M een metaalatoom voorstelt, dat de plaats van
één atoom waterstof kan innemen. Het hypothetische zuur wordt dan
H N 0 2 , wat uit de afleiding blijkt, want:
N2 0 3 ±H 2 0 2HNO 2
De nitrieten of salpeterigzure zouten ontstaan door verhitting van sommige nitraten of salpeterzure zouten, waartoe volgens de ondervinding
het kalium- en natriumzout geschikt zijn. Bij verhitting alleen, of nog
beter in tegenwoordigheid van koper, verliezen deze één atoom zuurstof,
en gaan dan in nitrieten over volgens:
2KNO3 2KNO 2 ±0 2
KNO 3 -{-Cu KNO2 ±Cu0
Door toevoeging van koper geschiedt de ontleding reeds op eene lagere
temperatuur, aangezien het metaal door zijne groote affiniteit jegens zuurstof hier de ontleding in de hand werkt.
STIKSTOFSUPEROXYV, N 0 2 OF N2 0 4 .
Bereiding. — Deze verbinding wordt altijd gevormd, als stikstofoxyd en zuurstof bijeenkomen, zooals vroeger reeds is besproken. Aan-
STIKSTOPSUPEROXYD.
93
gezien zij echter onbestaanbaar is in tegenwoordigheid van
water, kan uit deze vormingswijze moeielijk eene wijze van bereiding
worden afgeleid. Daartoe moet zoowel elk spoor van water, als het element
waterstof in gebonden toestand, vermeden worden, daar ook dit bij ontleding van de verbinding, waarin het aanwezig is, aanleiding kan geven
tot verontreiniging met salpeterzuur.
Alle nitraten worden door verhitting ontleed, maar niet altijd op de
wijze, zooals wij bij het kalium- of het natriumzout hebben waargenomen,
onder verlies van zuurstof, en vorming van een nitriet. De nitraten der
zware metalen, zooals van lood, koper, kwik, zilver vallen bij verhitting zoodanig uiteen, dat de metaaloxyden achterblijven, en de elementen van het
anhydrid ontwijken, ' die dan altijd optreden in den vorm van stikstof-
Fig. 48.
superoxyd en zuurstof. Onder die nitraten is nu het loodzout daarvoor
het meest geschikt, omdat het zeer gemakkelijk in v o l k o m e n droge n
toestand te verkrijgen, en ook het goedkoopst is. De ontleding geschiedt
ook reeds bij eene temperatuur, waartegen het stikstofsuperoxyd nog volkomen bestand is. Uit de vergelijking:
2Pb(NO3)2 2PbO±4NO2±02
blijkt dus, dat er twee vluchtige stoffen ontstaan, die echter gemakkelijk
van - elkander kunnen gescheiden worden, door het gasmengsel door eene
U-vormige buis te leiden, die in een koudmakend mengsel van ijs en
keukenzout is geplaatst, waardoor bij de lage temperatuur van ± — 20 0
de stikstofverbinding zich verdicht, en de zuurstof in de lucht ontsnapt.
94
STIKSTOFSUPEROXY.n.
Hiervan kan men zich overtuigen, door boven het open einde een gloeien.
den zwavelstok te houden, die dadelijk vlam vat.
Het v o 1 k o m e n d r o g e, fijngestooten zout verhit men in een retort
van moeielijk smeltbaar glas, zooals fig. 48 aangeeft, zorg dragende dat
de verhitting niet hooger gaat, dan voor de ontleding noodig is, daar
anders het glas te sterk door het loodoxyd zou worden aangetast, en
daardoor gemakkelijk zou smelten. Men kan ook met goed gevolg een
wijde zoogenaamde verbrandingsbuis van Boheemsch glas gebruiken, en
die met het zout, voor de helft gevuld, over de lengte op een gasoven
verhitten, of die in een plaatijzeren oventje leggen, en dan de buis met
stukjes brandende houtskool omgeven.
Door de geringe sparen van water, die nog in het zout aanwezig kun
zijn, of die zich in den toestel bevinden, zijn de eerste hoeveelheden-ne
altijd een weinig verontreinigd met salpeterigzuuranhydrid en salpeter
-zur,want:
4NO2±1120 N 2 0 3
-}-
2HNO 3
Verwisselt men echter na eenigen tijd de U-vormige buis door eene
andere, dan verkrijgt men de zuivere verbinding in kleurlooze kristallen.
Eigenschappen. Beneden -- 9° verkeert het stikstofsuperoxyd in
vasten toestand. Daarboven verhit gaat het in eene kleurlooze, zeer bewegelijke vloeistof over, die ongeveer op 0° eene gele kleur aanneemt,
welke gelijkmatig tot geelbruin klimt tot op 22°, waarbij de vloeistof
kookt, en dan overgaat in een bruinrood gekleurd gas.
Aan het hoofd van dit stuk hebben wij voor deze verbinding twee
moleculairformules opgegeven, N 02 en N2 0 4 . Werkelijk vindt men die
ook, wanneer de bepaling geschiedt bij verschillende t e m p e r a t ur e n. Beneden 22° is de moleculairformule van den damp N2 0 4 , maar,
daarboven verhit, bewerkt de meerdere warmte eene ontleding van het
molecuul in twee moleculen N 0 2 , waardoor het volumen verdubbeld
wordt, zooals door de graphische vergelijking:
N,
0 4levert
N 0,
±
N Oz
duidelijk wordt.
In welken aggregaatstoestand het ook verkeert, stikstofsuperoxyd wordt
dadelijk ontleed, zoodra het met water wordt samen gebracht. Met
weinig water, hebben wij reeds gezien, wordt er salpeterigzuuranhydrid
en salpeterzuur gevormd, terwijl het eerste door verdere toevoeging
uiteenvalt in stikstofoxyd en salpeterzuur, zoodat de eindproducten altijd
deze beide verbindingen zijn, 't welk door de vergelijking:
3 NO 2 -}- H2 0=N0±2HNO 3
wordt uitgedrukt.
95
SALPETERZUURANHYDRID. Er zijn geene zouten bekend, uit wier samenstelling men zou kunnen
besluiten, dat deze stikstofverbinding een anhydrid is, hetgeen met de
vorige wel het geval was. Brengt men het gas in aanraking met een oplosbare basis, b. v. kaliumhydroxyd, dan gaat het over in een mengsel
_van een nitriet en een nitraat; de ontleding geschiedt dus hierdoor op
gelijke wijze als door zeer weinig water bij lage temperatuur. De volgende
vergelijking maakt deze reactie duidelijk:
2NO 2 +2KOH KNO 2 +KNO 3 ±H 2 0
SALPETERZUURANHYDRID, N 2 0 5 .
Bereiding. -- Sommige zuren kunnen in anhydriden overgaan, wanneer men ze in aanraking brengt met zoogenaamde wateronttrekkende
stoffen. De ondervinding heeft geleerd, dat dit o. a. met salpeterzuur het
geval is, wanneer men het met phosphorzuuranhydrid bij lage temperatuur samenbrengt. Dit anhydrid gaat dan zelf in een zuur over.
De overgang van zuur in anhydrid, door verlies van de elementen van
water, wordt aangegeven door de vergelijking:
2HNO 3 _H 2 0 N2 0 5
Daarenboven kan men dit anhydrid ook verkrijgen, door droog zilver
bij ongeveer 60 ° door droog chloorgas te ontleden. Het zilver-nitra
bezit een zeer sterke affiniteit jegens chloor, verbindt zich daarmede,
waardoor gelijktijdig N2 0 5 en zuurstof ontstaan:
2AgNO 3 ±C1 2 N2 0 5 ± 2AgCl-}-O
Bij gewone temperatuur vormt salpeterzuuranhyEigenschappen.
drid kleurlooze kristallen, die bij ongeveer 30 smelten, en na eenigen
tijd van zelf ontleden, soms plotseling onder ontploffing, zoodat deze
verbinding niet kan bewaard worden, en daardoor nog weinig bekend is.
Van alle verbindingen van zuurstof met stikstof is deze de m i n s t s t a b i e 1 e,
in tegenoverstelling van het s u p e r o x y d, dat de sterkste c o n s t i
i e bezit, m. a. 'w. de hoogste temperatuur kan verdragen.
-tu
0
De verbinding van stikstof met waterstof, N H 3 zullen wij later, meer
in haar verband, bij de ammoniumzouten behandelen.
96
DAMPKRINGSLUCHT.
Densiteit ten opzichte aan waterstof = 14.44. — Een liter lucht weegt bij 0° en
760 m.M. 1.2932 gram.
De gassen, die de buitenste laag van onze planeet uitmaken, en die
men met 'den naam van lucht, dampkring of atmosfeer bestempelt, zijn
voornamelijk stikstof en zuurstof, waarbij ter nauwernood één volumen percent koolzuur en waterdamp is gemengd. De hoeveelheden, in volumen-percenten uitgedrukt, zijn:
Stikstof . . ..
Zuurstof = . . .
Koolzuur . . .
Waterdamp ..
..
.
..
..
.
.
..
.
..
.
.
..
.
.
.
.
.
..
.
.
.
7 8.3 5
20.77
0.04
0.84
100.00
Zooals wij later zullen zien, is het gehalte aan stikstof en zuurstof
genoegzaam constant, dat van het koolzuur binnen beperkte grenzen af-
Fig. 49.
wisselend, terwijl de hoeveelheid waterdamp aanzienlijk kan verschillen,
zoodat de cijfers voor die beide laatste stoffen slechts een g e m i d d e l d
gehalte aangeven.
De groote LAVOISIER heeft het eerst de samengesteldheid der lucht
aangetoond, door in een gesloten glazen buis een weinig tin langen tij d
DAMPKRINGSLUCHT. 97
in gesmolten toestand te houden, waarbij het metaal zich v e r k a l k t e,
zooals men zich toen uitdrukte, d. i., volgens ons tegenwoordig standpunt,
zich verbond met de zuurstof van de in de buis aanwezige lucht. Toen.
alles weder bekoeld was, opende hij de buis onder water, waarbij hij opmerkte, dat dit daarin opsteeg. Een gedeelte der lucht was dus door het
metaal opgenomen.
Na de ontdekking der zuurstof, die kort daarop volgde, heeft LAVOISIER verder door een classieke proef aangetoond, dat de hoofdbestand
lucht stikstof en zuurstof zijn.
-delnr
Hij verhitte eene zekere hoeveelheid kwik in een glazen bol (Fig. 49),
waaraan een dubbel omgebogen glazen buis verbonden was, die met het
uiteinde in een glazen klok uitkwam, waarvan de ruimte door kwik geheel en al was afgesloten van de buitenlucht. De lucht, die met het kwik
in aanraking was, had dus vrije gemeenschap met die van de klok. Het
kwik werd nu verhit op eene temperatuur, nabij zijn kookpunt gelegen,
waarbij het zich reeds op den tweeden dag bedekte met kleine hoeveelheden van een bruinrood poeder, het voor ons bekende kwikoxyd. Toen
de hoeveelheid daarvan na verloop van 12 dagen niet meer scheen toe
te nemen, liet hij den toestel volkomen bekoelen. De overgebleven lucht
werd nu onderzocht, en had alle eigenschappen, die wij aan de stikstof
hebben opgemerkt. Het rode poeder werd zorgvuldig verzameld, en in
een gasontwikkelingstoestelletje sterk verhit. Het kwik bleef terug, en
het gasvormige lichaam, dat te gelijker tijd ontstond, herkende LAVOISIER
aan zijne eigenschappen voor zuurstof. De beide gassen, weder met elkander vermengd, leverden een mengsel, met al dezelfde eigenschappen bedeeld
als de oorspronkelijke lucht. Door dit belangrijk onderzoek was nu wel de
qualitatieve samenstelling gevonden, maar de cijfers voor de quantitatieve,
door LAVOISIER uit zijne proeven afgeleid, waren nog zeer ver van de
waarheid af, daar het onmogelijk is, om door middel van kwik al de
zuurstof aan een zeker volumen lucht te onttrekken.
Het beginsel, door den Franschen scheikundige aangegeven, is echter
onveranderd behouden bij alle verdere bepalingen, met dit onderscheid,
dat de latere scheikundigen stoffen hebben genomen, waarvan men de
zekerheid had, dat zij al de zuurstof bonden, die er mede in aanraking
werd gebracht.
Dit onderzoek kan nu op twee verschillende wijzen ten uitvoer worden gebracht; vooreerst met het doel," om de verhouding der beide gassen
in volumen-eenheden, en ten tweede om die in gewichtseenheden uit te
drukken.
Ontleding der lucht in volumen-eenheden. -- Gewone phosphorus
ontneemt aan eene afgesloten hoeveelheid lucht bij de gewone temperatuur al de zuurstof; bij verhitting heeft de reactie sneller plaats.
Om dit beginsel bij luchtanalyse ten uitvoer te brengen, maakt men
98
DAMPKRINGSLUCHT.
gebruik van een nauwkeurig verdeelde glazen buis (Fig. 50), die, in een
kwikbak geplaatst, grootendeels met lucht is gevuld. Vervolgens brengt
men er, door het kwik heen, een stukje phosphorus in, bevestigd aan een
ijzerdraad. Gewoonlijk bemerkt men na verloop van 24 uren geen ver
volumen meer, een bewijs, dat-mindergva.
alsdan al de zuurstof door den phosphorus
gebonden is. Daarna trekt men voorzichtig den
draad met den phosphorus er weder uit, en
leest nauwkeurig het overgebleven volumen af,
waardoor men uit de vermindering, met inachtneming van temperatuur en barometerstand,
zooals de physica die bij dergelijke proeven
leert toepassen, het volumen zuurstof leert
kennen.
Voor eene dergelijke analyse kan men ook
met goed gevolg een van boven omgebogen glazen
buis bezigen, zooals in fig. 51 is afgebeeld. De
bekende inwendige ruimte wordt van de buitenlucht afgesloten, door de buis in water of
Fig. 50.
nog beter in kwik te plaatsen. Met behulp van
een ijzerdraad brengt men een stukje phosphorus in het omgebogen uiteinde, waardoor de zuurstof óf bij de gewone temperatuur, óf sneller
Gloor verwarming met een alcohollamp aan de lucht wordt ontnomen. Met
inachtneming van alle gegevens berekent men eveneens uit het verschil
in volumen het cijfer voor de zuurstof.
Behalve phosphorus kan men ook
waterstof gebruiken, om aan een bekend volumen lucht al de zuurstof
te ontnemen, zorg dragende, dat dit
gas in zulk eene hoeveelheid wordt
toegevoegd, dat al de zuurstof kan
overgaan tot water.
Men gebruikt daartoe een eudiometer (Fig. 52) . van ongeveer 60
centimeter lengte en ongeveer 2
Fig. 51.
centimeter wijdte, gewoonlijk verdeeld in cubieke centimeters. Deze
toestel wordt eerst, geheel met kwik gevuld, op den kwikbak geplaatst,
en vervolgens gedeeltelijk gevuld met een mengsel van gelijke volumina
lucht en waterstof. Met behulp van een Leidsche fiesch of van een inductietoestel laat men daarna een vonk inwendig tusschen de platinadraden
overspringen, waardoor, onder ontploffing, de vereeniging van al de zuur-
DAMPKRINGSLUCHT. 99
stof met een deel der waterstof zal plaats grijpen. Na volkomen bekoeling kan men weder uit het overgebleven volumen, na alle correcties
aangebracht te hebben, tot het volumen der zuurstof opklimmen.
Stel dat men 100 c. M 3 . lucht en 100 c. M 3 . waterstof in den eudiometer heeft gedaan, en dat men na de ontploffing slechts 137,2 c. M 3.
Fig. 52.
heeft overgehouden, dan zijn er 200 —137.2 62.8 c. M 3 . gas verdwenen. Die 62.8 c. M 3 . zijn tot water overgegaan, en hadden oorspronkelijk
dezelfde volumen-verhouding als knalgas, dat is, de waterstof stond
daarin tot de zuurstof als 2 : 1, de ware volumetrische verhouding,
waaronder de vorming van water plaats heeft. Op iedere 3 volumen-eenheden komt dus één volumen -eenheid zuurstof voor, of, met andere woorclen, 3 van het .verdwenen volumen was zuurstof, zoodat in het hier
bedoelde geval de . hoeveelheid daarvan 62.8
---
20.9 c. M 3 . bedroeg.
3
g
Trekken wij dit cijfer van de 100 c. M 3 . in bewerking genomen lucht af,
dan vinden wij voor de stikstof 100 20.9 79.00 c. M 3 . Dit zelfde
cijfer is ook te berekenen uit het overgebleven mengsel van stikstof en
overtollige waterstof. Van dit laatste element is er aan de zuurstof gebonden het gedeelte van het verdwenen volumen, namelijk 41.8e c. M 3 .;
dus is er oorspronkelijk 100 41.8e 58.1$ c. M 3 . waterstof te veel
bijgevoegd. Dit cijfer aftrekkende van het overgebleven mengsel, krijgt
men eveneens 137.2 — 58.1$
79.00 c. M 3 . voor de stikstof.
De betrekkelijke hoeveelheden lucht en waterstof, die bier zijn aanbevolen, maken, dat de ontploffing niet te hevig is, zoodat de glazen buizen
in den regel daartegen bestand zijn.
-^
100
DAMPKRINGSLUCHT.
Uit de gevonden volumen-verhouding kan men opklimmen tot de gewichts- verhouding, door met behulp van de densiteiten der beide gassen
het gewicht te bepalen, dat in die gevonden volumina aanwezig is. Wij
hebben evenwel bij de samenstelling van het water gezien, dat men op
die wijze geen bepaalde zekerheid kan verkrijgen ten opzichte van de
nauwkeurigheid dier cijfers.
Met het oog daarop heeft RUMAS dan ook in gemeenschap met BOUSSINGAULT de bepaling van de bestanddeelen der lucht op eene gelijke
wijze ten uitvoer gebracht, als bij zijne beroemde synthese van water,
namelijk door directe weging.
Volkomen droge en koolzuurvrije lucht werd in geschikte toestellen
over gloeiend koper geleid, waardoor de zuurstof bepaald kon worden
door de gewichtsvermeerdering hiervan, daar dit metaal bij hooge temperaturen al de zuurstof bindt, en dus voor een deel overgaat in Cu U. De
overgebleven stikstof werd in een luchtledig gemaakten ballon opgevangen,
en eveneens gewogen.
1)e daarvoor gebezigde toestel is in beginsel afgebeeld in Fig. 53. De
Fig. 53.
glazen ballon van ongeveer 20 liter inhoud werd eerst luchtledig ge.
pompt, en vervolgens door de kraan u gesloten. De omgebogen glazen
buis, daaraan verbonden, werd met behulp van een caoutchouc buisje
zorgvuldig bevestigd aan een buis van moeielijk smeltbaar glas, die aan
beide einden eveneens met luchtdicht sluitende koperen kranen was voorzien, en gevuld was met fijn verdeeld koper, verkregen door reductie
van koperoxyd met behulp van waterstof. Ook deze buis werd luchtledig
101
DAMPKRINGSLUCHT.
gepompt, en, na bevestiging, in een oventje geplaatst, waardoor men haar
met behulp van brandende houtskolen gloeiend kon maken. Het andere
uiteinde dezer buis werd bevestigd aan twee U-vormige buizen, gevuld
met stukjes puimsteen, doortrokken met geconcentreerd zwavelzuur, en
vervolgens deze weder aan een zoogenaamd Liebigs kaliapparaatje, met
hetzelfde zuur gevuld, waardoor in die drie toestellen alle waterdamp
aan de doorstrijkende lucht werd ontnomen. - Daarop volgden 4 U-vormige
buizen (in onze fig. niet afgebeeld), met stukjes bijtende kali gevuld, en
eindelijk weder een Liebigs kaliapparaatje, met een sterke oplossing hiervan gevuld, waardoor aan de _ lucht eerst al het koolzuur ontnomen werd.
Wanneer de geheele toestel op deze wijze in elkander was gezet, en
men eerst eene zekere hoeveelheid lucht had laten strijken door de zuiveringstoestellen, voor en aleer men die aan de glazen buis had bevestigd, om de, zekerheid te erlangen, dat de lucht, daarin aanwezig, ook
droog en koolzuurvrij was, opende men de eerste kraan r, nadat men
zich overtuigd had, dat het koper goed gloeide. De lucht trad dus door
hare eigen drukking in de luchtledige buis, hetgeen men bemerkte, doordat zij in bellen door de vochten in de Liebigsche toestelletjes drong,
waardoor men tevens een geschikten maatstaf verkreeg, om den luchttoevoer
te regelen. Daarna werd ook de andere kraan, en vervolgens die van den
ballon geopend, waardoor deze zich van lieverlede eveneens met stikstof
vulde. Wanneer er geene bellen meer door de toestelletjes streken, een
bewijs, dat én de buis en de, ballon geheel gevuld waren, sloot men
alle kranen dicht. Na volkomen bekoeling wees de gewichtsvermeerdering
van den ballon de grootste hoeveelheid stikstof aan. Een gering gedeelte
was nog aanwezig in de buis met het koper, dat nu ten deele tot koper
Dit geringe bedrag werd gevonden, door de buis-oxydwasger.
eerst als zoodanig te wegen, en vervolgens luchtledig, en daarna de cijfers
dier beide wegingen van elkander af te trekken. Trok men nu van het
cijfer der laatste weging dat af, 't welk men verkregen had, door de -lucht
buis, met koper gevuld, vóór de proefneming te wegen, dan stelde-ledig
dit het cijfer voor de zuurstof voor.
Als gemiddeld cijfer voor eene reeks van proeven vonden DUMAS en
BOUSSINGAULT op deze wijze de volgende samenstelling voor droge en
koolzuurvrije lucht in gewicht:
Zuurstof . ....... ... . .... ... .. .. 2 3.13
Stikstof ...................... 7 6.8 7
100.00
Ofschoon deze methode den hoogsten graad van nauwkeurigheid toelaat, vereischt zij aan den anderen kant veel handigheid, veel tijd en
eene groote hoeveelheid lucht, en kan alleen op de plaatsen zelve ten
102
DAMPKRINGSLUCHT.
uitvoer worden gebracht, waar men de lucht wil analyseeren ; vandaar
dat men voor luchtanalyse in de meeste gevallen de eudiometrische
methode met waterstof toepast, die vrij nauwkeurige uitkomsten oplevert.
Om het koolzuur en watergehalte te bepalen, past men hetzelfde beginsel toe, dat hier voor de zuivering der lucht ten grondslag heeft
gediend. Men laat namelijk een bekend volumen lucht door U-vormige
buizen strijken, die met stoffen zijn gevuld, welke zeer sterk koolzuur
en water chemisch binden.
Men verbindt daartoe aan een aspirator van metaal of glas, zooals in
fig. 54 is afgebeeld, 6 U-vormige buizen, waarvan de beide eersten A
.
Fig. 54.
en B gevuld zijn met stukjes puimsteen, doortrokken van zwavelzuur,
eene sterk . hygroscopische stof, die al het water terughoudt. De daarop
volgende twee U-vormige buizen bevatten gekorrelde natronkalk of
stukjes bijtende kali, die het koolzuur opslorpen, terwijl de beide
laatsten weder met stukjes puimsteen, met zwavelzuur doortrokken, gevuld zijn, om alle vocht van den aspirator terug te houden.
De beide eersten en de beide volgenden worden eerst nauwkeurig gewogen; vervolgens laat men het water langzaam • uit den aspirator loopen,
door de kraan een weinig te openen, waardoor de lucht genoodzaakt
wordt door het stelsel van buizen te gaan, en daardoor de plaats in te
nemen van het wegloopende water. Het gewicht hiervan in kilogrammen
DAMPKRINGSLUCHT.
103
drukt, na correctie voor temperatuur, het aantal liters lucht uit, dat
door de U-vormige buizen is gestreken. De gewichtsvermeerdering van
de paren buizen wijst liet water- en koolzuurgehalte aan.
Om het altijd lastige wegen te vermijden, kan men ook langs physischen weg het watergehalte bepalen, door middel van den hygrometer
van IEGNAULT, terwijl wij later nog terug zullen komen op eene zeer
gemakkelijke wijze, om het koolzuur te bepalen, eveneens met vermijding
van wegen.
Behalve nu deze bestanddeelen, bevat de lucht altijd zeer geringe
hoeveelheden ammoniumzouten, afkomstig van de ontleding van dierlijke
zelfstandigheden, waaronder soms in zeer geringe mate ammoniumnitraat
of -nitriet, waarschijnlijk ontstaan na onweders, door bemiddeling van de
atmosfeerische elektriciteit uit de zuurstof en de stikstof der lucht, in
tegenwoordigheid van het daarin reeds aanwezige ammoniumcarbonaat.
Verder is nergens de lucht zonder stofdeeltjes, die uit de meest verschillende lichamen bestaan, zoowel van plantaardigen en dierlijker, als
van mineralogischen oorsprong. Daarenboven bevat zij de sporen of kiemen van zeer lage organismen. Behalve deze, waarvan men de tegenwoordigheid met - zekerheid heeft geconstateerd, bevat de lucht nog verscheidene chemische verbindingen, waarvan men het ware karakter nog niet
kent, daar het ons nog aan de geschikte hulpmiddelen ontbreekt, om
ze in weegbare hoeveelheid af te zonderen. Het is ook niet te, verwonde
dat de lucht nog oneindig meer moet bevatten, dan wij nu reeds-ren,
weten, wanneer men in aanmerking neemt, dat alle gasvormige lichamen,
die zich bij verbrandings-, ontledings- of rottingsprocessen vormen, zich
daarin verspreiden ; en al speelt het ózoon altijd weder eene bij uitstek
oxydeerende rol, dan toch zullen er een tal van chemische verbindingen
in blijven bestaan, die tegen zijne werking bestand zijn.
Het vraagstuk van de standvastige samenstelling der lucht.
Wanneer wij eens de chemische reacties nagaan, die ieder oogenblik in
de lucht plaats grijpen, en waarbij de zuurstof zulk een groote rol speelt,
is het niet onbelangrijk te trachten de vraag te beantwoorden, of de lucht
steeds dezelfde samenstelling heeft gehad, en in 't vervolg zal behouden.
Elk oogenblik wordt aan de lucht eene groote hoeveelheid zuurstof
ontnomen, vooreerst door de ademhaling van menschen en dieren, ver
langzame oxydatie van plantaardige en dierlijke stoffen,-volgensdr
maar ook door snelle oxydaties, zooals het verbranden van brand- en
lichtstoffen. Wel is waar is die hoeveelheid zuurstof betrekkelijk gering, in
evenredigheid van hare verbazende hoeveelheid, maar niettemin moet het
verlies toch over een tijdsverloop van duizenden van jaren wel degelijk
merkbaar worden.
Door de oxydatieprocessen wordt dus het zuurstofgehalte verminderd,
en dat van het koolzuur aanmerkelijk vermeerderd.
-
104
DAMPKRINGSLUCHT.
Die beide veranderingen in hoeveelheid worden echter gecompenseerd
door de levensverrichtingen der planten. Zij ontnemen gedurende hare
ontwikkeling, hoofdzakelijk door de bladeren, voortdurend weder koolzuur
aan de lucht, en ademen daarentegen zuurstof uit.
Door berekening is het niet met zekerheid uit te maken, of het verlies
en de teruggave van zuurstof werkelijk gelijken tred houden. Wel heeft
men de lucht van de meest uiteenloopende plaatsen der wereld onderzocht, maar tot nog toe geen merkbaar verschil gevonden in de betrek
hoeveelheden zuurstof en stikstof. De analytische chemie dagtee--kelij
kent nog van te weinige jaren, om analysen der lucht van een grout
verschil in tijd met elkander te kunnen vergelijken.
Het koolzuurgehalte is echter in de verschillende deelen van den dampkring niet constant. Op verschillende plaatsen bepaald, wisselde het van
0,03 tot 0,06 volumen-percenten.
Het watergehalte is evenwel zeer afwisselend, en kan zich, zooals de
physica leert, tusschen zeer wijde grenzen bewegen, wanneer het verschil
in temperatuur maar aanzienlijk is.
De lucht is een mengsel. --- Wij hebben reeds meermalen op den
voorgrond gezet, dat de zuurstof en de stikstof in den dampkring met
elkander vermengd voorkomen, en geenszins chemisch verbonden. Het
is hier de plaats, om de, bewijzen daarvoor aan te voeren.
1 0 . Wanneer al de zuurstof en al de stikstof met elkander gebonden
waren, zou de volumen-verhouding volgens de wetten van GAY-LUSSAC
door eenvoudige hee 1 e getallen kunnen voorgesteld worden, hetgeen uit
het onderzoek niet blijkt.
Dat zelfs ook geen deel der beide elementen met elkander gebonden
zijn, vloeit uit de volgende beschouwingen voort:
2 0 . Wanneer men een zeker volumen dampkringslucht in een flesch
met luchtvrij water schudt, dan lost elk element in die hoeveelheid op,
alsof het op zichzelf ware. De daarin opgeloste lucht bevat alsdan de
dubbele hoeveelheid zuurstof ten opzichte van stikstof, juist zooals de
oplossings-coëfficienten aangeven. Men houdt dan als restant een zuur
lucht over.
-stofarme
3 0 . Aan eene afgesloten hoeveelheid lucht kan bij de gewone temperatuur
het g e h e e 1 e zuurstofgehalte onttrokken worden door al die gemakkelijk
oxydeerbare stoffen, die dit onder dezelfde omstandigheden in gewoon
zuurstofgas doen.
4 0 . Bij het vermengen van zuurstof en stikstof, in reden zooals zij in
de lucht voorkomen, heeft er noch warmteontwikkeling noch verandering
van volumen plaats. Het verkregen mengsel bezit a 1 d e e i g e n s c h a p p e n
van de gewone dampkringslucht.
5 0 .. Stikstofoxyd vereenigt zich dan alleen met zuurstof tot dien bruinen damp van N 0 2 , wanneer dit element in v r ij e n toestand. aanwezig
DAMPK KUNGSLUCHT.
105
is. Laat men die stikstofverbinding echter uitstroomeri in z u u r s t o f v e rb i n d i n g e n, zooals N 2 0, C 0 2 , dan bemerkt men geene de minste
reactie. Aan een afgesloten volumen lucht kan nu door stikstofoxyd het
g e h e e 1 e zuurstofgehalte ontnomen worden.
Verandering van lucht in een afgesloten ruimte. -- Wij hebben
vroeger gewezen op de hooge beteekenis van goed drinkwater ; zuivere
lucht is evenzeer een belangrijke levensvraag. Wanneer vele personen
langen tijd in goed gesloten vertrekken verkeeren, zal de lucht dientengevolge Bene aanzienlijke verandering in samenstelling ondergaan. Door
de ademhaling worden door een volwassen mensch ongeveer 24 liter
zuurstof per uur verbruikt, en daarvoor ongeveer 18 liter koolzuur weergegeven. Bij gebrek aan geregelden toevoer van versche lucht door ventilatie zal dus het zuurstofgehalte dalen, en dat van het koolzuur 'toenemen. Dergelijke lucht wordt van lieverlede ongeschikt voorde ademhaling;
de verschijnselen, daardoor teweeg gebracht, zijn aan ieder bekend.
Het bederf der lucht moet in die gevallen evenwel niet alleen worden
toegeschreven aan de zoo even vermelde veranderingen. De lucht wordt
daarenboven nog verontreinigd door de uitwasemingsproducten, die reeds
spoedig door den reuk merkbaar worden, en het zijn juist deze, die een
schadelijken invloed op den mensch bij de inademing uitoefenen.
Omtrent het wezen dier stoffen is men nog in het onzekere, maar hare
tegenwoordigheid kan men gemakkelijk aantoonen, door het water op te
vangen, dat zich , in zulke vertrekken condenseert aan de oppervlakte van
een grooten met ijs gevulden glazen ballon. Zulk water verschilt aanmerkelijk van dat, 't welk in de vrije natuur op gelijke wijze wordt verzameld;
het heeft een onaangenamen reuk, en riekt zelfs walgelijk, wanneer het
eenigen tijd in een goed gesloten flesch is bewaard gebleven.
Het onderzoek naar de hoeveelheid dier stoffen is aan groote bezwaren
verbonden, maar daar die hoeveelheid genoegzaam gelijken tred houdt met
.de vermeerdering van het C 0 2 , zoo kan men door de bepaling .hiervan,
die vrij gemakkelijk kan geschieden, een indirecte aanwijzing er voor
verkrijgen. Een atmosfeer, waarin het koolzuurgehalte tot 0.1 °/o in volumen is gestegen, is voor de ademhaling ongeschikt. Goede ventilatie
kan dus hierin alleen het gewenschte herstel doen verkrijgen.
VRAGEN TER BEANTWOORDING.
1. Hoeveel natriumsalpeter moet men ontleden, om 1 K.G. 2 (H N 0 3 ), 3 aq. te ver
Hoeveel zwavelzuur van 93 ego is voor die ontleding noodig, en hoeveel water-krijgenP
106
KOOLSTOF.
moet men er tevens bijvoegen ? Er wordt verondersteld, dat de overige 7 °/° van het
zwavelzuur alleen uit water bestaan.
2. Hoeveel amuwoniumnitraat moet men door verhitting ontleden, om 10 liter stik
-stofhemixyd
te verkrijgen?
3. Hoeveel liter stikstofoxyd kan men ontwikkelen, door 25 gram koper in verdund
salpeterzuur op te lossen? Er wordt verondersteld, dat er bij deze reactie alleen N C)
ontwikkelt.
4. Hoeveel cubiek-centimeter zuurstof moet men achtereenvolgens voegen bij 2 liter
stikstofoxyd, die zich in een glas boven water bevinden, om in 't geheel geen gas meer
over te houden?
5. Hoeveel liter waterstof kan men oxydeeren door de zuurstof, die gelijktijdig met
het stikstofsuperoxyd ontwikkeld wordt door sterke verhitting van 50 gram loodnitraat,
en hoeveel loodoxyd houdt men daarbij over?
6. Hoeveel zal dit liet geval zijn, wanneer men op gelijke wijze 25 gram zilvernitraat,
Ag N 03, verhit, en hoeveel metalliek zilver zal men daarbij overhouden?
7. Bij 100 c. M 3 . van een mengsel van zuurstof en stikstof, in een eudiometer aan
voegt men 110 c. M 3 . waterstof. Na de ontploffing door een electrische vonk houdt-wezig,
men, na correctie voor de spanning van den waterdamp, 60 c. M 3 . over, bestaande uit
stikstof en waterstof. Men vraagt de procentische samenstelling van liet oorspronkelijke
mengsel in volumen en in gewicht.
KOOLSTOF.
Atoomgewicht C = 12.
Voorkomen in de natuur. -- Dit element - komt in vrijen toestand
gekristalliseerd voor als d i a m a n t en g r a p h i e t of potlood, beiden mineralen. Verder in gebonden toestand in een tal van producten, ontstaan
door ontleding van plantenstoffen, zooals in anthraciet, steenkool, bruinkool, veen, asphalt, petroleum, moeras- of mijngas, zoodat het dan ook
aanwezig is in de levende planten en in alle brandbare deelen van het
menschelijk en dierlijk lichaam. Vervolgens hebben wij het reeds aangetroffen in het overal verspreide koolzuur, maar daarenboven in nog veel
grootere hoeveelheid in de carbonaten of koolzure zouten, die zoowel in
vasten toestand een deel uitmaken van de korst onzer aarde, als in oplosbaren in bijna - alle wateren voorkomen.
Bereiding der amorphe koolsoorten. — Diamant en graphiet zijn
niet de eenige vormen, waaronder wij dit element kennen. In de techniek
en de huishouding komen daarenboven nog verscheidene koolsoorten
voor, die men allen bereidt uit sommige verbindingen, en die, evenals
deze beide mineralen, alleen door physische eigenschappen van elkander
verschillen, ofschoon ze allen in chemischen zin niets anders zijn dan
I07
HOUTSKOOL.
hetzelfde element kool, meestal verontreinigd door vreemde bijmengselen.
Die bedoelde soorten zijn : houtskool, coaks, retortenkool, beenzwart, zwartsel
en suikerkool.
Men verkrijgt ze allen door zoogenaainde droge disti 11 a t i e , d. i.
door verhitting van organische lichamen buiten toetreding der lucht.
HOUTSKOOL. -- Deze kunstmatige kool bereidt men, door hout óf aan droge
distillatie bloot te, stellen, óf onvolkomen te verbranden. Ofschoon het hout
onzer boomen niet altijd dezelfde samenstelling bezit, zoo kan men toch
aannemen, dat in luchtdroog hout gemiddeld de volgende bestanddeelen
voorkomen in de daarbij vermelde procentische hoeveelheden:
Kool..........
Waterstof
Zuurstof
Water
Asch..........
.
38.50
.
.
.
.
.
.
.
3.94
.
.
.
.
.
.
.
.
31.56
.
.
.
.
.
.
.
.
25.-1.
100.—
Wordt nu hout van lieverlede verhit in gesloten toestellen, zonder dat
de lucht kan toetreden, waardoor verbranding zou plaats grijpen, . dan
wordt op eene temperatuur van 150° al het water uitgedreven. Daarboven
verhit, begint er Bene ontleding plaats te grijpen, zoodat het bij 280° in
een roodbruine massa verandert, die gemakkelijk fijn te wrijven is, en
dus de samenhangende, veerkrachtige geaardheid van het hout reeds ver
heeft, terwijl het op ongeveer 350° in eene poreuse, zeer lichte-loren
zwarte kool verandert. Gedurende deze trapsgewijze verhitting verliest het
hout een deel zijner waterstof en zuurstof, zoowel tot water vereenigd, als
elk dier beide elementen met een deel der kool chemisch gebonden. Boven
deze laatste temperatuur verhit, neemt de ontwikkeling dier gassen aanmerkelijk toe, en eindelijk blijft het grootste gedeelte der kool over, met
slechts zeer weinig waterstof en zuurstof verbonden, en daarenboven ver
bijna al de aschbestanddeelen, die oorspronkelijk in het hout-mengdt
aanwezig waren, en die niet voor vervluchtiging vatbaar zijn.
De physische en chemische eigenschappen der overgebleven kool ver
zeer veel al naar den aard van het hout, dat men gebezigd-schilenu
heeft, en naar de temperatuur, waaraan het is blootgesteld geweest. Lichte
houtsoorten, bij lage temperatuur verkoold, leveren een poreuse, gemak
verbrandbare kool, die de warmte echter moeielijk geleidt, terwijl-kelij
harde, zware houtsoorten, die bij hooge temperatuur zijn verkoold, eene
zware kool leveren, die moeielijk verbrandt, maar daarentegen de warmte
beter geleidt. Al naar het doel, waarvoor -de houtskool gebezigd moet
worden, komen deze eigenschappen dan ook in aanmerking, en regelt zich
daarnaar ook de wijze van bereiding.
108
HOUTSKOOL.
De meest gewone wijze van houtskoolbereiding heeft in (Te bosschen
zelve plaats in zoogenaamde m e i 1 e r s. Men stapelt het gekapte hout, waar
alleen de takken gebezigd worden, of ook de dunne stammen, zeer-toe
zorgvuldig op in den vorm van een stompen kegel, en bedekt dien met
plaggen en aarde. Middenin heeft men door drie of vier stammen een
schoorsteen gevormd, waarheen hier en daar eenige kanalen van den om-
Fig. 55.
trek af geleiden, die men bij het opstapelen heeft opengehouden. De Fig.
55 en 56 vertoonen zulk een meiler, zoowel uitwendig als in doorsnede.
De meiler wordt eerst aangestoken door middel van brandende spaanders
Fig. 56.
van goed droog harsachtig dennenhout, hetzij in de schoorsteenvormige
opening of schacht, hetzij in een paar kanalen aan de oppervlakte van
den bodem. Het vuur deelt zich nu aan het omringende hout mede,
waardoor een gedeelte verbrandt, terwijl de daardoor ontwikkelde warmte
de vluchtige producten van het overige hout uitdrijft, die van boven ont-
COAKS. - RETORTENKOOL. 109
snappen. De verkoling moet nu zoodanig geleid worden, dat dit proces
zoo regelmatig mogelijk geschiedt van binnen naar buiten, waartoe men
van boven af naar beneden hier en daar openingen maakt in het bekleedsel, om den gassen een uitweg te banen.
In den beginne is de rook zwartachtig, met veel waterdamp bezwangerd, van lieverlede wordt hij doorschijnender en eindelijk blauw. Dit is
een teeken, dat het verkolingsproces daar ter plaatse is afgeloopen, waarna
men die openingen weder bedekt, om zoo vervolgens tot beneden toe
voort te gaan. Als alles is afgeloopen, en de geheele meiler overal zorg
bedekt, wordt hij na bekoeling geopend, en de nog niet geheel-vuldigs
verkoolde stukken hout van de goede houtskool gescheiden. De opbrengst
bedraagt ongeveer 20 °/n van het gebezigde hout.
Dergelijke houtskool wordt meest gebruik voor brandstof, en in de
metaalsmelterijen, om de metalen uit de ertsen te verkrijgen, en heeft
gemiddeld de volgende samenstelling:
Kool .. ........ . 8 7 á 91 0/
Waterstof . . . . . . . . 2.6 3
Zuurstof . . .. . . . . . 4.5 7,5
Asch . . . . . . . . . . . 1.5 „ 3.5 „
COAKS EN RETORTENKOOL. -- Wanneer steenkolen . in retorten aan
hetzelfde proces van droge distillatie worden blootgesteld, zooals voor de
bereiding van het lichtgas geschiedt, dan blijft er eveneens het grootste
gedeelte der kool, die oorspronkelijk in de kolen chemisch gebonden
aanwezig was, terug in den vorm van een min of meer poreuse, zwart
massa, die grootendeels het skelet der kolen uitmaakt. Al naar den-grijze
aard der steenkolen en de aangewende temperatuur heeft de coaks dan
ook een verschillend uitwendig aanzien. De beste Engelsche gaskolen,
die met veel vlam verbranden, leveren eene zeer poreuse, sponsachtige
coaks, doordat de menigte gassen zich overal een uitweg hebben gebaand, terwijl Duitsche steenkolen, die met minder vlam verbranden,
en ook minder gassen leveren, bij - de verhitting eene hardere en zwaardere coaks teruglaten.
Wanneer de gasfabrieken voor de verschillende doeleinden geene genoegzame hoeveelheid opleveren, of wanneer men voor metallurgische processen,
voor het uitsmelten of versmelten van metalen, eene coaks verlangt, waar
nog niet alle gasvormige producten zijn uitgedreven, verkoolt men de
steenkolen opzettelijk, hetzij in retorten, hetzij in meilers. Onder anderen
heeft dit ook nog plaats voor het gebruik voor locomotieven, die, zooals
te Londen voor het onderaardsche spoorwegnet, niet met steenkolen
kunnen gestookt worden, om den aanzienlijken rook, die zich daarbij in
de tunnels zou verspreiden.
De gassen, die bij de droge distillatie gevormd worden, bestaan voor
I10
BEENZWART. - ZWARTSEL.
een groot deel uit verbindingen van kool- met waterstof, die allen de
eigenschap gemeen hebben, om bij gloeihitte van lieverlede kool uit de
verbinding af te zonderen. De ontleding geschiedt reeds in de retorten
zelve, doordat de ontwikkelende gassen gedurende korter of langer tijd in
aanraking komen met den gloeienden bovenwand. Die kool zondert zich
daartegen af, en vormt een zeer harde korst, die voortdurend in dikte
toeneemt, en van tijd tot tijd er ook uit verwijderd moet worden, om de
inwendige ruimten der retorten niet te zeer te verkleinen. Door de lang
gloeiing, waaraan die kool is blootgesteld, wordt daarenboven hare-durige
geaardheid nog zoozeer veranderd, dat zij een metaalachtig voorkomen
verkrijgt, en buitengewoon hard wordt, waardoor zij voor brandstof, evenals graphiet, geheel onbruikbaar is geworden. Deze zoogenaamde r e t o rt e n- of g a s k o o l wordt dan ook voor andere doeleinden gebezigd,
vooral voor de vervaardiging der koolstukken voor galvanische elementen,
en voor de koolspitsen ten dienste van het electrische licht.
BEENZWART. Weder voor een geheel ander doel stelt men de beenderen in de beenzwartfabrieken in ijzeren retorten aan droge distillatie
bloot en verkrijgt men daardoor een koolsoort, die nog geheel en al
den uitwendigen vorm der oorspronkelijke beenderen heeft behouden, en
natuurlijk buitengewoon verontreinigd is met alle zouten, die het vaste
deel van het skelet uitmaken, en dat voor het grootste gedeelte uit calciumphosphaat bestaat. De organische bestanddeelen, die in de beenderen
voorkomen, en die alleen het verkolingsproces ondergaan, bedragen daarin
slechts 3 gedeelte, zoodat het terugblijvende beenzwart dikwijls niet meer
dan 10 0/ o kool bevat, terwijl de overige 90 % meest uit het reeds vermolde calciumphosphaat, bestaan, dat men verwijderen kan, door het
beenzwart met verdund zoutzuur uit te trekken, waarna eene vrij zuivere,
fijne kool overblijft.
De verkoolde beenderen worden naderhand gebrokkeld en gezift, met het
doel' om gekorreld en fijn beenzwart te verkrijgen van verschillende graden,
ZWARTSEL. — Het is van algemeene bekendheid, dat zich in de schoorsteenen onzer haardsteden eene zwarte zelfstandigheid afzet, roet genaamd, en dat men vooral bij petroleumlampen somwijlen een walmen
waarneemt, eveneens een afzondering van zwarte deeltjes, die hoofdzakelijk
uit kool bestaan ; beide afzettingen zijn alleen een gevolg van onvolkomen verbranding, doordat er gebrek aan lucht, d. i. gebrek aan zuurstof
is geweest. Bij verbranding van alle stoffen, die zeer rijk aan kool zijn,
neemt men altijd een walmende vlam waar, tenzij er door vermeerderde
trekking of kunstmatigen aanvoer een overvloedige hoeveelheid zuurstof
kan toetreden.
Op dit beginsel berust de bereiding van eene zeer fijne zwarte kool,
die men z w a r t s e 1 noemt, en die verkregen wordt, door afval van harssmelterijen, teer enz. te laten verbranden onder g e r i n g e t o e t r e d i n g van lucht.
SUIKERKOOL.
IJ
Gewoonlijk verbrandt men die stoffen in ijzeren potten, en leidt men
de walmende vlam door een steenen kanaal in een gemetseld rond, ver
kegelvormig dak, dat in 't midden een korten schoorsteen draagt.-trekm
Op Beringen afstand onder 't dak is een omgekeerd trechtervormige zak
of kap opgehangen van zeer los geweven linnen of flanel, waardoor de
walm als 't ware wordt gefiltreerd. De gassen gaan door het weefsel heen,
en de kooldeeltjes blijven terug, en kunnen dan door beweging van de
zak er van losgemaakt worden. Wanneer op deze wijze het verkregen
zwartsel geen genoegzamen graad van fijnte bezit, laat men den walm
meerdere kamers doorloopen, waardoor de grovere deeltjes zich in de
eerste, en de fijnere zich in de laatste afzetten.
Deze kool, ofschoon bijna geen asch bevattende, is eene van de minst
zuivere koolsoorten, daar zij vrij aanzienlijke hoeveelheden van verbindingen bevat, die uit kool en waterstof bestaan; vandaar dat zwartsel altijd
op het gevoel eenigszins vetachtig is, in tegenstelling met de reeds behandelde koolsoorten.
SUIKERKOOL. -- Geen der tot nu toe behandelde amorphe koolsoorten
bestaat uit het zuivere element. I) e retorten- o f gaskool is v a n
deze dan nog d e zuiverste. Voor sommige doeleinden in de chemie
heeft men echter zuivere kool noodig, die bij de verbranding noch asch
achterlaat, noch waterstof of zuurstof meer bevat. Ter verkrijging van
eene dergelijke kool, moet men zijne toevlucht nemen tot de droge dis
organische stoffen, - die men eerst door zuivering van onver--tilaevn
brandbare stoffen heeft beroofd, en waartoe zuivere rietsuiker het meest
geschikt is. Verhit enen haar b. v. in een gesloten platinakroes, dan ontwijken er brandbare gassen, en er blijft eene zeer glanzige, lichte kool
over, die, langdurig aan eene hooge temperatuur blootgesteld, moeielijk
verbrandt, en hardnekkig geringe hoeveelheden waterstof en zuurstof terughoudt, die niet door hitte te verwijderen zijn, maar wel door er een
stroom chloorgas bij verhitting over heen te leiden, waardoor de waterstof, tot zoutzuur gebonden, ontsnapt, en tevens de laatste deelen zuurstof,
met een weinig der kool gebonden, worden verwijderd. Om de glanzige
geaardheid geeft men aan deze kool ook wel den naam van g 1 a n s k o o 1.
Eigenschappen der gekristalliseerde kool, diamant en graphiet. -- Het wezen dezer beide mineralen met betrekking tot de amorphe
koolsoorten, dat zij namelijk niets anders zijn dan gekristalliseerde kool,
is alleen beslist door hare overeenkomstige chemische eigenschappen: bij
verbranding leveren zij, evenals amorphe kool, alleen koolzuur, en wel
de hoeveelheid, die uit het gewicht vooruit te berekenen is.
Diamant komt gekristalliseerd voor in het regelmatige stelsel, meestal
als octaëder of als piramide-granatoëder. De kristalvorm is door .verbrokkeling niet altijd te herkennen. De densiteit bedraagt 3,5 á 3,55. Hij is
het hardste van alle bekende lichamen; alleen wordt hij daarin geëvenaard
112
DIAMANT.
door gekristalliseerd borium. Door die hardheid krast hij dan ook alle
lichamen. In een stalen mortier is hij gemakkelijk tot poeder te brengen.
Diamant is alleen splijtbaar in richtingen, evenwijdig aan de vlakken
van den octaëder, hetgeen met een mes met geringe moeite kan ge
-schiedn.
De, hooge waarde van den diamant vloeit voornamelijk voort uit zijn
aanzienlijk lichtbrekend vermogen, zijne buitengewone helderheid, en de
fraaie polijsting, die men hem kan geven.
Als luxeartikel worden de ruwe diamanten altijd geslepen, hetzij in
den vorm van brillant of peer, hetzij in dien van roset.
Een brillant (Fig. 57)
is van boven begrensd
door een plat vlak, omgeven door driezijdige
en ruitvormige facetten.
De onderste helft bestaat uit eene piramide
van de dubbele hoogte,
afgeknot door een klein
plat vlak, en geslepen
met dezelfde facetten.
Fig. 57. Fig. 58. Een roset (Fig. 58) is
van onderen vlak en van
boven piramidaal, met driehoekige facetten voorzien.
De ruwe .diamanten, afkomstig uit alluviale of aangespoelde gronden
van Brazilië, de Kaap, Indië, Borneo, worden hoofdzakelijk in Amsterdam in de wereldberoemde diamantslijperijen verwerkt.
Voor het slijpen en polijsten gebruikt men zijn eigen poeder, dat men
met een weinig olie bevestigd houdt op snel ronddraaiende ronde tafels
van zacht staal. De diamanten worden in een ijzeren houder met een
metaalmengsel voor een deel ingesmolten, en het daaruit stekende deel
van den steen wordt door de zwaarte van den houder met de noodige
kracht op de tafel gedrukt, die door stoomkracht snel wordt rondgedraaíd. De facetten worden eerst met het grove poeder er aan geslepen,
er daarna op gelijke wijze door zeer fijn poeder gepolijst.
De diamanten worden meestal a jou r gezet, dat is van boven en onder
geheel vrij.
De mindere of meerdere doorschijnendheid wordt het water genoemd.
De meeste diamanten zijn kleurloos, en deze zijn het meest gezocht;
som migen zijn geel, bruin, zwart of, zeldzaam, rose van kleur.
De gewichtseenheid is het karaat, overeenkomende met 0,205 gram.
De fraaiste diamant is d e Regent , aanwezig in de kroon van Frankrijk, geslepen als brillant, en wegende 136 karaat. Ruw had hij een ge-
DIAMANT.
113
wicht van 410 karaat. De grootste is in het bezit van den Radja van
Mattum op Borneo en weegt 367 karaat.
Splintertjes, verkregen door splijting, kunnen gebezigd worden, om, in
een stifje gezet, op glas mede te schrijven of te graveeren.
De glazenmakers maken ook gebruik van den diamant, om glas te snij den. Daartoe is het echter niet voldoende, om eerst een kras te maken,
men moet werkelijk een begin van spleet of barst tot stand brengen,
(lat alleen gelukt met oorspronkelijke stukjes diamant met gebogen
vlakken, die menigvuldig aan de ruwe diamanten voorkomen. Verder
wordt de diamant nog gebruikt, om harde steensoorten te doorboren, om
gaatjes in harde mineralen te drillen, en om, in plaats van staal, metalen
assen af te draaien, die zuiver cilindrisch moeten zijn.
Wordt een diamant aan eene buitengewoon hevige gloeihitte blootgesteld, dan zwelt hij op, en verandert in eene coaksachtige massa; uit
deze eigenschap vloeit voort, dat hij onder geene hooge temperatuur is
gevormd. Volgens de laatste mikroscopische onderzoekingen van den hoogleeraar GOEPPERT is het waarschijnlijk, dat . diamant bij lage temperatuur
uit plantaardige stoffen door afscheiding van de chemisch- gebonden kool
ontstaan is, daar genoemde geleerde de ondoorschijnende vlekjes, die
men in sommige ruwe diamanten aantreft, bij zeer sterke vergrooting
herkend heeft, als nog uit p 1 an t e n c e 11 e n te zijn samengesteld. Tot nu
toe. is het nog niet gelukt, diamanten door kunst te maken. Het eenige
oplossingsmiddel, dat wij voor kool hebben, is gesmolten ijzer, en daaruit
kristalliseert zij bij bekoeling onder den vorm en het uitwendig voorkomen van graphiet.
In het jaar 1694 is het aan de Academie te Florence het eerst gelukt,
den diamant in het brandpunt van een grooten brandspiegel schijnbaar te
doen vervluchtigen. Eerst tegen het einde der vorige eeuw heeft 7.AvoiSIER aangetoond, dat diamant k o o l z u u r levert bij verbranding, terwijl
DAVY het eerst heeft uitgemaakt, dat hij a 11 e e n uit k o o 1 bestaat.
Alle diamanten laten bij verbranding eene geringe hoeveelheid asch over.
Tot zeer fijn poeder gebracht, verbrandt diamant reeds op een flink gloeiend
platina blikje, door middel van de blaaspijp, onder verspreiding van vonken.
Een stuk diamant is gemakkelijk in zuurstof te verbranden, wanneer men
het eerst in de knalgasvlam gloeiend heeft gemaakt, en het dan dadelijk
in de zuurstof brengt.
Graphiet of potlood komt alleen voor in de oudste gesteenten van de
bekende korst der aarde, in graniet en lei, meestal als een aardachtige
massa met kiezelzuur en ijzeroxyd min of meer verontreinigd, of ook wel,
zooals op Ceylon, als eene samenhangende massa van zeer kleine, dunne
plaatjes, zelden in zeszijdige tafels, waaruit dan ook de hexagonale
kristalvorm blijkt. In de beroemde mijn te Borrowdale in Cumberland
komt het graphiet zoo zuiver en vast voor, dat men het zonder eenige ver-
114
GRAPHIET.
dere bewerking direct tot potloodstiften kan zagen. Deze mijn heeft sinds
jaren de beroemde Engelsche potloodes geleverd, maar is nu bijna uit
meeste potlooden worden tegenwoordig uit het gezuiverde-geput.B
poeder, met een bindmiddel tot een gebracht, vervaardigd.
Graphiet ziet er glanzend zwart, metaalachtig uit, geeft gemakkelijk op
papier af, zoodat het tot schrijven gebruikt wordt, bezit een densiteit van
2,25, geleidt, in tegenstelling van den diamant, de electriciteit, en is ook
een vrij goede geleider voor de warmte.
Graphiet verdraagt buiten toetreding van lucht de hoogste temperaturen, zonder de minste verandering te ondergaan, 't welk onder anderen
ook blijkt uit de vorming van graphiet in de hoogovens, uit het gesmolten ijzer gekristalliseerd. In een stroom van zuurstof sterk verhit, verbrandt het tot k o o 1 z u u r, maar oneindig moeielijker dan diamant.
Behalve voor de vervaardiging van potlooden, wordt graphiet ook ge
om, met klei vermengd, kroezen te vervaardigen voor het smelten-bruikt
van moeielijk smeltbare metalen. Het dient vervolgens om ijzeren voor
er mede ingesmeerd, tegen roest te beveiligen, zooals met de-werpn,
kachels het geval is. Verder vermindert het, met vet vermengd, aanzienlijk
de wrijving van machinedeelen, zooals bij assen van molens. Ook wordt
het als fijn poeder gebezigd, om gutta-percha afdrukken, er mede besmeerd,
geleidend te maken voor den galvanischen stroom, ten dienste van de
galvanoplastiek. Ook dient fijn poeder van graphiet, om de beste soorten
van jachtkruit, het zoogenaamde c r a p p é, te glanzen.
l'hysisehe eigenschappen der amorphe kool. -- Alle amorphe,
door kunst verkregen koolsoorten bezitten eene glanzend- of dofzwarte
kleur, afhankelijk van de stoffen, waaruit zij door droge distillatie zijn
bereid, en van de temperatuur, waarbij de verkoling heeft plaats gegrepen. De densiteit verschilt ook aanmerkelijk, vandaar dat de zware kool
gewone steenkolencoaks, bij snelle ver-sorten,zal cks
aanzienlijke hitte ontwikkelen. Kool is alleen in vasten-brandige
toestand bekend.
Houtskool en beenzwart hebben door hunne poreusheid de eigenschap,
om mechanisch vele stoffen te absorbeeren, zoowel vaste, die in oplossing
verkeeren, als vloeibare en gasvormige. Houtskool b. v., van te voren
goed uitgegloeid, en onder kwik afgekoeld, slorpt vooral zeer gemakkelijk
die gassen op, welke in het water het meest oplosbaar zijn. Vult men
op den kwikbak een buisje met ammonia- of met zoutzuurgas, en brengt
men er een stukje poreuse houtskool in, dan ziet men het kwik stijgen,
terwijl het gas zich in de poriën verdicht. Uit verschillende proeven is
gebleken dat:
1 volumen kool absorbeert 90 volumina ammonia,
„ „ „ 85 „ zoutzuur,
„
„
„
35
zwaveligzuur,
KOOLSTOF.
1 volumen kool absorbeert
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
,i
115
55 volumina zwavelwaterstof,
stikstofhemioxyd,
40
„
koolzuur,
35
„
zwaar koolwaterstof,
„
3 5
9.45 „
kooloxyd,
zuurstof,
9.25 „
stikstof,
7.05 „
1 .7 5 „
waterstof.
De opgeslorpte gassen worden door de kool in geenen deele veranderd,
en kunnen er óf in het luchtledige óf bij ongeveer 100° weder uitgedreven worden. .
Vloeistoffen, die kleurende bestanddeelen houden opgelost, kunnen daarvan door kool worden bevrijd, en daartoe is beenderkool in veel hoogere
mate geschikt dan houtskool. Vermengt men gekleurde vloeistoffen, zooals
lakmoes, wijn, koffie, thee, met beenzwart, en filtreert men, dan loopen
er, met inachtneming van zekere verhoudingen, kleurlooze vloeistoffen door.
Door deze belangrijke eigenschap ontkleurt men in de suikerraffinaderijen
de bruine suikeroplossingen, om daarna geheel witte suiker te kunnen ver
Niet alleen dat kool in 't algemeen ook kleurstoffen absorbeert,-krijgen.
maar zij bindt ook zouten en andere opgeloste vaste bestanddeelen. Daardoor is beenzwart dan ook zoo menigvuldig in gebruik, om voor de gezondheid schadelijke drinkwateren van die bestanddeelen te berooven,
welke nadeelig zijn. Filtreert men b. v. het stinkende, troebele, gekleurde
water uit sommige stadsgrachten over beenzwart, dan verkrijgt men het
reukeloos en ongekleurd.
De fijne soorten van beenzwart, zooals ivoorzwart, en de verschillende
soorten van zwartsel worden hoofdzakelijk als zwarte verfstof gebezigd,
zoowel om er mede te schilderen, als om er drukinkt enz. uit te vervaardigen.
Chemische eigenschappen der kool. --- Alle amorphe koolsoorten
verhouden zich ten opzichte van de zuurstof evenals diamant en graphiet;
zij verbranden evenwel gemakkelijker. Het volkomen verbrandingsproduct
is bij allen koolzuur.
Kool verbindt zich ook in vele gevallen met gebonden zuurstof. Vele
metaaloxyden o. a. worden door verhitting met kool gereduceerd, en van
deze hoogst belangrijke r e d u c e e r e n d e eigenschap trekt men in de
metallurgie partij, om vele metalen uit hunne oxyden af te zonderen.
Ook heeft gloeiende kool de eigenschap, om water te ontleden; zij
reduceert met andere woorden deze verbinding, maakt zich meester van
de zuurstof, en stelt de waterstof in vrijheid, welke reactie door de volgende vergelijking wordt uitgedrukt:
C-1-H 2 O=C0+112
Dit proces kan onder anderen worden aangetoond, door waterdamp te
116
OXYDEN VAN KOOL.
leiden door eon porseleinen buis, gevuld met stukjes houtskool, en die men
in een oven voortdurend gloeiend houdt. De gevormde gassen kunnen
alsdan gemakkelijk boven water worden opgevangen, en als brandbare
gassen herkend. Vandaar dat de eerste hoeveelheden water, in een hevigen
brand geworpen, dien door deze zelfde reactie eerder aanwakkeren dan
blusschen, en dus de vlammen in uitgebreidheid doen toenemen. Wordt
de hoeveelheid water daarna overweldigend, en daalt de temperatuur der
kool beneden de roodgloeihitte, dan werkt eerst het water nuttig.
Kool vereenigt zich eveneens direct op helder roodgloeihitte met zwavel,
en vormt eene met C 0 2 overeenkomstige verbinding, de reeds vroeger
genoemde zwavelkoolstof C S.
De affiniteit jegens waterstof openbaart zich eerst bij de aanzienlijkste
hitte, die wij tusschen twee gloeiende koolspitsen kunnen tot stand brengen, door middel van een sterke galvanische batterij. Onder die omstandighed en verbindt kool zich direct met dit element tot acetyleen C2 112 .
Jegens de overige elementen zal de affiniteit te gelegener plaatse
blijken.
VERBINDINGEN VAN KOOL MET ZUURSTOF.
De oxyden van kool zijn twee in getal:
1. het kooloxyd C O,
2. het kooldioxyd of koolzuuranhydrid C 0 2 .
Het wezenlijke zuur H2 C 0 3 , dat van het tweede oxyd afstamt, is
onbekend. Zijne hypothethische formule leidt men af uit de samenstelling
der carbonaten of koolzure zouten, b. v. uit het normale kaliumzout
K 2 C 03 , door de beide atomen K door H 2 te vervangen. Wanneer men
dit . zuur dan ook tracht te bereiden uit een zijner zouten, op gelijke
wijze als bij salpeterzuur besproken is, dan gelukt wel de ontleding dier
zouten, maar op het oogenblik van zijn ontstaan valt het zuur dadelijk
uiteen in C 0 2 en H2 0, d. i. in zijn anhydrid en in water.
Aangezien het wezenlijke zuur nu voor ons onbekend is, laat men
meestal kortheidshalve voor C 0 2 het woord anhydrid weg, en noemt
men deze verbinding kortweg koolzuur.
Wij zullen duidelijkheidshalve eerst dit anhydrid behandelen.
117
KOOLZUURAN.HYDRID, C 0 2
.
Densiteit met betrekking tot lucht = 1.529. -- Densiteit met betrekking tot waterstof = 22. — Gewicht van t liter van het gas = 1.977 gram.
Voorkomen in de natuur. — Het koolzuurgas komt, zooals wij
reeds gezien hebben, in de atmosfeer voor, waar het zijn' ontstaan te
danken heeft aan de menigvuldige reacties, die daarin plaats grijpen, en
waarbij deze verbinding zoo menigmaal gevormd wordt, zooals bij ver
organische zelfstandigheden, bij de ademhaling van menschen-brandigv
en dieren, bij langzame ontleding van organische stoffen enz. ; vervolgens
komt het opgelost voor in alle wateren van den bodem, maar ook in
de aardkorst zelve schijnen hier en daar groote hoeveelheden in spleten
aanwezig te zijn, of nog voortdurend gevormd te worden, die zich hier
en daar een uitweg banen, en evenals bij vulkanische uitbarstingen aan
de oppervlakte te voorschijn komen. Zeer bekend in dit opzicht is de
g r o t t a c a n i n a of hondsgrot bij Napels, waar het zware gas zich als
een vloeistof over den bodem verspreidt, en alle dieren doodt, die laag
op de pootera zijn, en dus met den kop er in verkeeren, terwijlde mensch
er met het hoofd boven uitkomt. Ook in Frankrijk komen dergelijke
spleten menigvuldig voor, waar het uitstroomende gas wordt dienstbaar
gemaakt aan de industrie, ter bereiding o. a. van carbonaten.
Bereiding. -- De bereiding van het koolzuur regelt zich geheel . en
al naar het doel, waartoe het gebezigd moet worden, m. a. w. of men
het zuiver verlangt of niet.
Het ligt voor de hand, dat de meest oeconomische wijze daarin bestaat,
dat men kool verbrandt. Voor technische doeleinden wordt dan ook werkelijk dit gas op die wijze bereid, door houtskool of coaks met lucht te
verbranden. Aangezien kool, zelfs bij de ruimste toetreding van lucht of
zuurstof, nooit in haar geheel tot C 0 2 verbrandt, maar gelijktijdig altijd
tot een zeker bedrag van het laagste oxyd C 0 overgaat, zoo is koolzuur,
op deze wijze bereid, daarmede in elk geval verontreinigd, maar daarenboven nog vermengd met al de stikstof der gebruikte lucht. In de bedoelde gevallen zijn deze bijmengselen echter zelden hinderlijk.
Wil men evenwel zuiver koolzuur verkrijgen, dan moet men altijd zijn
toevlucht nemen tot de ontleding van een of ander carbonaat of koolzuurzout, door middel van een zoogenaamd sterker zuur. In de natuur
komen zulke carbonaten menigvuldig voor, vandaar dat men gewoonlijk
daartoe calciumcarbonaat bezigt, dat als marmer en krijt de grootste
.
aanwending heeft.
Bijna alle zuren ontleden die soort van zouten, maar zoutzuur en zwavelzuur worden alleen gebezigd..
118
KOOLZUUR.
Het gemakkelijkst bereidt men het gas, door in een Woulfsche flesch
met twee halzen of in een éénhalzige flesch, zooals fig. 59 aangeeft,
Fig. 59.
stukjes marmer te overgieten met een weinig water, en vervolgens door
de trechterbuis van lieverlede zoutzuur toe te voegen. Op hetzelfde oogenblik neemt de gasontwikkeling een aanvang, en het gas kan vervolgens
door een glazen of caoutchouc buis geleid worden naar den waterbak, of
ook in een open glas, mits men het uiteinde der buis dan tot op den
bodem laat reiken. Door de hooge densiteit drijft het gas de lucht uit
het glas, en het wordt er zelf mede gevuld.
De reactie kan voorgesteld worden door de vergelijking:
CaCO 3
-}-
2HC1 H 2 CO 3
-}-
CaC1 2
Zooals wij reeds gezegd hebben, valt het molecuul wezenlijk koolzuur
bij zijn ontstaan dadelijk uiteen, zoodat de vergelijking verandert in deze:
CaCO 3 +2 HC1 C 0 2 +H 2 0±CaC1 2
Het calciumchloride lost voortdurend in de vloeistof op, waardoor telkens
het marmer in directe aanraking blijft met het zoutzuur, zoodat dus volgens
deze methode een voortdurende stroom van koolzuur wordt ontwikkeld.
Het zoutzuur is echter een vluchtig zuur, zoodat het koolzuur daarmede min of meer bezwangerd is. In vele gevallen is dit niet hinderlijk;
het kan er met een waschflesch genoegzaam van beroofd worden, maar voor
de mousseerende wateren b. v. zou de geheele zuivering er van met te
veel bezwaren gepaard gaan. Vandaar dat men in de spuitwaterfabrieken
geen zoutzuur, maar zwavelzuur bezigt, dat niet v 1 u c h t i g i s.
KOOLZUUR.
119
Overgiet men evenwel stukjes marmer met dit zuur, in verdunden toestand, dan bemerkt men in den beginne wel ontwikkeling van het gas,
maar zij houdt zeer spoedig op.
Uit de vergelijking:
CaCO 3 ±H 2 SO 4 =CO 2 ±H 2 O+CaS0.
zien wij, dat hier gelijktijdig calciumsulfaat of gips ontstaat, een zout,
dat zoo goed als onoplosbaar in de vloeistof is, en aan de oppervlakte
van de stukjes marmer dadelijk een huidje vormt, (lat de verdere inwerking van het zuur belemmert.
In de gemelde fabrieken heft men echter dit bezwaar op, door met een
roertoestel de massa voortdurend in beweging te houden, waardoor de
huidjes gips er van verwijderd worden. In die fabrieken bezigt men daarenboven geen marmer, maar het veel goedkoopere krijt, eveneens calciumcarbonaat, dat bij het gebruik nog een tweede bezwaar oplevert, namelijk,
met zwavelzuur overgoten, koolzuur ontwikkelt, dat onaangenaam riekt.
Krijt is namelijk ontstaan uit de pantsers van voorwereldlijke mikroscopisch kleine zeediertjes, en bevat nog ten deele de organische ontledingsproducten van de lichamen dier diertjes zelven. Door het onzuivere gas
echter door gekorreld beenzwart te laten stroomen, wordt het geheel
en al Ian de kwalijk riekende gassen gezuiverd.
Heeft men voor een of ander doel volkomen zuiver koolzuur noodig,
dan verkrijgt men dit het best, door zuur natriumcarbonaat met verdund
zuiver zwavelzuur te ontleden.
Uit de vergelijking:
2NaHCO 3 ±H.SO 4 2CO 2 ±2H2 O-}-Na 2 SO 4
kan men gemakkelijk berekenen, dat dit zout door ontleding eene aan
hoeveelheid gas moet ontwikkelen.
-zienljk
Het is ook dit zout, dat, niet wijnsteenzuur vermengd, het bruispoeder
levert, waarvan een weinig, in een glas water geworpen, dadelijk aan
geeft tot eene snelle ontwikkeling van koolzuur. Het natrium -leidng
dat hierbij gelijktijdig ontstaat, lost in-tarofwijnsezuatrm,
het water op.
In chemische laboratoriën heeft men dikwijls een constanten stroom
van dit gas noodig, waarom men gewoonlijk daar ter plaatse den een of
anderen toestel aanwezig vindt, die op elk oogenblik dien stroom kan
leveren.
Zulke toestellen kunnen óf ingericht zijn naar de wijze der Dóbereiner
lampen, óf zooals fig. 60 voorstelt. In de flesch A, waar het gas moet
uitstroomen, legt men op den bodem eerst een laag van stukjes steenkool,
tot even boven den zijdelingschen hals, vervolgens daarop stukjes marmer,
120
KOOLZUUR.
verbindt de beide flesschen met een caoutchouc buis, on vult de flesch B
met verdund zoutzuur. In den hals van A is een caoutchouc stop, waardoor een glazen buis met kraan gaat. Het uiteinde daarvan is met een
buis voorzien, om het gas te leiden, waar men het noodig heeft. Wanneer
deze kraan wordt geopend, stroomt het zoutzuur bij het marmer, en er
Fi g . 60.
heeft steeds gasontwikkeling plaats. Is het gas niet meer noodig, dan
sluit men de kraan, en het daarna nog ontwikkelende gas drijft de vloeistof weder in de flesch B terug, waardoor het marmer buiten aanraking
komt en blijft met het zuur.
Physisehe eigenschappen. — Het koolzuur is onder de gewone
omstandigheden een kleurloos gas, met een zuiver prikkelenden smaak en
geringen reuk. Door zijne hooge densiteit (1.529) hebben wij reeds gezien,
dat men gemakkelijk een open vat er mede kan vullen, maar om dezelfde
reden kan men ook het gas van 't eene vat in 't andere overschenken,
en zelfs door een hevel overvoeren, als men dien eerst met het gas
heeft volgezogen.
Behalve in gastoestand is het ook als vloeistof en gekristalliseerd bekend. FARADAY heeft het eerst dit gas vloeibaar gekregen bij 00 onder
eene drukking van 36 atmosfeeren. Tegenwoordig bezigt men daartoe den
zelfden toestel van NATTENER, die bij het stikstofhemioxyd beschreven is.
De critische temperatuur, waarboven dit gas nimmer in vloeibaren toestand kan overgaan, al is de drukking nog zoo aanzienlijk, bedraagt
ongeveer 31°.
121
KOOLZUUR.
Om den overgang van gasvormig koolzuur in den vloeibaren toestand
zeer geschikt te kunnen bestudeeren, bezigt men den toestel van CAILLETET,
afgebeeld in fig. 61. De condensatie heeft plaats in een sterke, glazen
buis T, die men eerst geheel en al met het droge gas vult. Daarna
wordt zij in het ijzeren vat B geplaatst, en tot aan de zijdelingsche opening daarvan met kwik omgeven. Vervolgens worden de verdere doelen
van den toestel er aan bevestigd, zooals uit de fig. gemakkelijk is op te
maken, en eindelijk met de perspomp bij A' in verbinding gesteld, die
door middel van den hefboom L water aanvoert. Stelt men de pomp in
Fi g . 61.
beweging, dan dringt het kwik door den uitgeoefenden druk in het onderste, wijde gedeelte van de buis, dat Tederen druk kan weerstaan, omdat
die van buiten en binnen even groot is. Het volumen van het gas . wordt
hoe langer zoo kleiner, en zoodra de manometer een druk aanwijst van
36 atmosfeeren, en het gas dan tevens een temperatuur van 0° bezit,
neemt men in de ruimte T P boven het kwik een filevel waar, die spoedig
tot een kolommetje helder, kleurloos, vloeibaar koolzuur overgaat. Om
gemelde temperatuur te bereiken en te behouden omgeeft men het bo.
venste, n a u w 0 , d i k w a n d i g e gedeelte der buis met water, waarin
-
looizuur
122
.
steeds ijs moet aanwezig zijn. Laat men daarna het ijskoude water wegloopen, door de kraan r te openen, en vervangt men dit behoedzaam door
water van iets hooger dan 31°, dan verdwijnt de kolom vloeistof geheel
en al, terwijl te gelijker tijd de druk
aanzienlijk vermeerdert. Vermeerdert
men daarna den druk, dan zal wel het
volumen van het gas nog kleiner worden, maar nimmer zal men het tot den
vloeibaren toestand kunnen brengen,
omdat de critische temperatuur, 31 0
overschreden is. De buitenste glazen
mantel C dient, om zich te beschermen
tegen het mogelijk springen van de buis.
Het vloeibare koolzuur is eene kleur
licht bewegelijke vloeistof, even--loze,
als water, maar dadelijk van alle tot nu
toe bekende kleurlooze vloeistoffen te
herkennen, door zijne aanzienlijke uitzetting bij verhooging van temperatuur.
Die uitzetting overtreft zelfs die der
gassen, want 10 c. M 3 . van 0° nemen
bij 30 0 eene ruimte in van 14 c. M 3 .
Daardoor moet er ook een aanmerkelijk
verschil bestaan in de densiteiten dier
Fi g. 62 vloeistof bij verschillende temperaturen.
Bij 0° is die bevonden 0.93 te zijn,
en bij 30 0 0.7385, welke cijfers evenwel eene eenigszins mindere uitzetting aangeven. Het vloeibare koolzuur
oefent nog bij 20° eene spanning
uit van 23 atm., en bij 30 0 eene van
73 atm. Zijn kookpunt ligt volgens
PICTET Op 80°.
Wanneer men het in de, lucht laat
uitstroomen, verdampt het zeer snel, en
ontneemt bij den overgang in gastoestand aan het overblijvende zooveel
warmte, dat dit vast wordt.
Om koolzuur in dien toestand te
verkrijgen,
bezigt men een geelkoperen
Fig. 63.
doos (Fig. 62 en 63), evenals het deksel, met een houten handvat voorzien. In het midden van beiden zijn een
tal van kleine openingen, dienende om het gas een uitweg te banen, hetwelk dadelijk ontstaat, zoodra men een stroom van vloeibaar koolzuur uit
.
KOOLZUUR. 123
de flesch door de zijdelings geplaatste buis d binnen in de doos voert.
Een gedeelte van de vloeistof wordt gasvormig, maar het andere gedeelte
vindt men bij het openen der doos als eene witte, vlokkige, sneeuwachtige
massa terug.
Niettegenstaande de lage temperatuur, die het vaste koolzuur bezit, kan
men een klein gedeelte ongestraft op de hand leggen, omdat het de huid
niet aanraakt, maar als 't ware rust op een laagje van het gas. Tusschen
de vingers gedrukt, veroorzaakt het evenwel een hevige pijn, evenals bij
branden, ten gevolge van de hevige afkoeling, die het dan teweegbrengt.
In de lucht verdampt het vaste koolzuur langzaam, maar veel spoediger,
als het met aether is vermengd. Zulk een mengsel geleidt de warmte
beter, en is uitmuntend geschikt, om zeer lage temperaturen te verkrijgen. Een alcoholthermometer daalt daarin tot op ongeveer — 90°.
Gebruik van koolzuur voor het vloeibaar maken der vroeger
zoogenoemde permanente gassen. -- Tot ongeveer een paar jaar
geleden was men er nog niet in geslaagd, om zuurstof, waterstof, stikstof, stikstofoxyd, kooloxyd en moerasgas (C H4 ) vloeibaar te maken. Die
zes gassen werden daarom bestempeld met den naam van permanent.
De groote vorderingen op het gebied der natuurkunde in de laatste
jaren hadden evenwel voldingend aan 't licht gebracht, dat ieder gas
tot den vloeibaren en zelfs tot den vasten toestand moet overgaan, wanneer men het slechts kon afkoelen tot beneden de critische temperatuur
en het dan tegelijkertijd aan een min of meer aanzienlijken druk bloot
Bezit evenwel een gas een temperatuur, hooger dan de critische,-steld.
-
dan is zelfs een oneindig groote druk niet in staat, verandering in den
aggregaatstoestand te brengen. Vandaar dat de Hoogleeraar NATTENER
waterstof en stikstof niet heeft kunnen vloeibaar maken, door haar onder
een druk van 2790 atmosfeeren samen te persen, omdat de gassen de
gewone temperatuur bezaten, en niet waren afgekoeld tot beneden de
critische.
Om een gas warmte te ontnemen, kan men het vooreerst onder een
sterken druk plotseling laten ontspannen. Daardoor zal het tegenovergestelde plaats grijpen als bij de vuurpomp, waarin de lucht door plotse
sterke samendrukking zoo heet wordt, dat zij een stukje zwam-linge,
aansteekt. Ten tweede kan men een gas eenvoudig afkoelen, door het
vat, waarin het zich bevindt óf te omgeven door een koudmakend mengsel
Of door een stof, die zelve een zeer lage temperatuur bezit, zooals ijs,
vloeibaar S O z , C 0 2 , N2 0, vast C 0 2 enz.
Aan CAILLETET en PICTET komt de eer toe, van in 1877 het eerst de
zoogenaamde permanente gassen te hebben vloeibaar gemaakt en aan PICTET
alleen, van waterstof en zuurstof ook tot den vasten toestand te hebben
gebracht. Beide geleerden hebben genoegzaam tegelijkertijd, onafhankelijk
van elkander, proefondervindelijk uitgemaakt, wat de theorie had voorspeld.
124
KOOLZUUR.
CAILLETET heeft de eerste methode voor het verkrijgen van een lage
temperatuur gebezigd, en gebruik gemaakt van den zoo even beschreven
toestel, afgebeeld in fig. 61. Bij het plotseling ontspannen van sterk
samengeperste 0 2 , N2 , N 0, C 0 en C 114 vertoonde zich binnen in de
buis een witte nevel, terwijl die van H2 een lichtblauwe kleur bezat.
CAILLETET kon wegens de betrekkelijk geringe hoeveelheid gas geen werkelijke vloeistof k o l o m verkrijgen.
PICTET daarentegen heeft de andere methode van afkoeling gevolgd,
een aanzienlijk bedrag aan gas samengeperst en werkelijk zuurstof en
waterstof in vloeibaren en vasten toestand overgevoerd.
De toestellen, die hij gebezigd heeft, zijn afgebeeld in fig. 64. In de
korte, vierkante, houten kist bevindt zich een metalen buis, gevuld met
vloeibaar C 0 2 . Deze is omgeven door een wijdere en de ruimte tusschen
beiden gevuld met vloeibaar S 0 2 . Deze inrichting heeft men op den
voorgrond gezet, om reeds dadelijk aan het C 0 2 een aanzienlijk bedrag
aan warmte te onttrekken, m. a. w. een eerste verlaging van temperatuur
te verkrijgen. In de daaronder geplaatste langwerpige kist op vier schragen bevindt zich de koperen buis, waarin de condensatie van het gas
moet plaats grijpen. Hare inwendige doorsnede bedraagt 4 m. M., hare
uitwendige 15 m. M. en hare lengte 4.16 M. Aan het eene uiteinde is
een smeedijzeren fiesch geschroefd, waarvan de wanddikte 35 m. M. bedraagt, de inwendige ruimte 1659 c. M 3 ., terwijl zij een druk kan weerstaan van 1500 atmosfeeren. Om die lange, sterke buis is een wijdere
aangebracht, en tusschen deze beiden kan men naar willekeur het vloeibare C 0 2 uit de bovenste ruimte laten vloeien.
Voor de eerste proef met zuurstof op 22 Dec. 1877 werd de flesch
gevuld met een mengsel van 700 gram K Cl 0 3 en 250 gram K Cl.
Hieruit ontwikkelde bij verhitting op 5000 zeer geleidelijk al de zuurstof.
De mechanische inrichting is verder zoo getroffen, dat er twee pompen
dienen voor het S 0 2 en twee voor het C 0 2 . De eene pomp voor het
S 0 2 perst het gas voortdurend samen tot vloeistof, terwijl de andere
tegelijkertijd S 0 2 uitpompt, om het vloeibare zoo koud mogelijk te houden.
Zoo perst eveneens een der andere pompen het C 0 2 tot vloeistof samen
in de buis, die zich in de bovenste kist bevindt, terwijl de andere het
vloeibare C 0 2 in de ruimte om de condensatiebuis uitpompt en het zoodoende in vasten toestand doet overgaan, waardoor de ontwikkelende
zuurstof tijdens de aanzienlijke toename in spanning sterk wordt afgekoeld. Het vaste C 0 2 bezat gemiddeld een temperatuur van 130
De mechanische kracht, die der stoommachine, noodig om de zuigpompen
in beweging te houden, veroorzaakte dus verlaging van temperatuur van
het S 02 , van het C 0 2 en ten slotte van de 0 2 .
Op die wijze werd de zuurstof afgekoeld beneden de critische temperatuur, zoodat zij in de buis zelve tot vloeistof overging, wat vooral
0
.
Fig. 64.
12C)
KOOLZUUR.
daaruit bleek, dat, toen de spanning tijdens de ontwikkeling haar maximum
had bereikt, zij daarna van 526 op 470 atm. daalde, en toen constant bleef.
Toen daarna de kraan, aan het andere uiteinde der buis, vlak bij den
manometer, werd geopend, ontsnapte de vloeibare , zuurstof in den vorm
van een schitterend witte straal van 10 a 12 c. M. lang en 1, 5 a 2 c. M.
dik, omgeven door een aureole van eenigszins blauwachtige kleur. Vlak
bij de opening nam men duidelijk waar, dat een klein gedeelte zich als
kleine korreltjes, m. a. w. als vaste zuurstof vertoonde.
Op 10 Januari van het volgende jaar nam PICTET met denzelfden toestel de eerste proef, om waterstof te condenseeren. De eenige wijziging
bestond daarin, dat hij N2 0 in plaats van C 0 2 gebruikte. Daardoor
daalde de temperatuur om de condensatiebuis tot --140°. De waterstof
werd ontwikkeld door verhitting op 225° van een droog mengsel van
1261 gram mierenzuurkalium en 500 gram bijtende potasch:
K (H CO 2 )-}- K.0 H 112 -á-K 2 C 0 3
het koolzuurkalium, dat terugblijft, is niet vluchtig.
Tijdens de ontwikkeling klom de spanning van de waterstof tot 652
atmosfeeren. Bij het openen der kraan ontsnapte de vloeibare waterstof
in den vorm van een staalblauwen, ondoorschijnenden straal van 14 c. M.
lang en 1,5 a 2 c. M. dik, terwijl op den grond duidelijk het neervallen
werd gehoord van stukjes waterstof, evenals het geluid van neervallenden
hagel. Na het sluiten der kraan was de spanning aanzienlijk verminderd
en bleef zij eenige minuten constant op 330 atmosfeeren. Daarna werd
de kraan weder geopend. Een korte straal met vaste stukjes ontsnapte,
terwijl dit verschijnsel spoedig ophield, ofschoon de manometer, bij geopende kraan, toen een spanning aanwees van 315 atmosfeeren, een bewijs, dat het laatste gedeelte vloeibare waterstof binnen in de buis, tengevolge van de sterke verdamping en ontspanning, . in vasten toestand
was overgegaan en de opening had verstopt.
Oplosbaarheid van koolzuur in water en in alcohol. — ' Het
koolzuurgas is betrekkelijk aanzienlijk oplosbaar in water. Bij 15° lost
het zijn eigen volumen op. Bij 0° bedraagt het 1.79 vol. Bij verhoogde
drukking neemt de oplosbaarheid vrij geregeld toe. Bij 2 atm. druk lost
het 2 volumina op, en bij 3 atm. 3 vol. Heeft men dus eene oplossing
bereid onder verhoogden druk, zooals bij het zoogenaamde spuitwater het
geval is, dan zal zij, in de lucht gebracht, onder de gewone drukking
het meerdere verliezen, tot zoolang zij onder dien druk er weder mede
verzadigd is.
In alcohol is het gas nog meer oplosbaar. Bij de gewone temperatuur
kan hij ruim 3 volumina oplossen, waardoor het duidelijk wordt, waarom
alcoholische dranken, zooals bier en champagne, zulk een aanzienlijke
hoeveelheid daarvan opgelost kunnen houden.
KOOLZUUR.
127
Chemische eigenschappen. — Aangezien koolzuur het hoogste oxydatieproduct is, vloeit daaruit voort, dat het zelf niet brandbaar is. Het
onderhoudt daarenboven de verbranding ook niet; een brandende zwavelstok, brandende zwavel en phosphorus worden er dadelijk in uitgebluscht.
Wanneer men een brandend kaarsje op den bodem plaatst van een
glas, dan ziet men het dadelijk uitgaan, wanneer men er koolzuurgas op
giet. Koolzuur wordt dus door gloeihitte niet ontleed, het verdraagt zelfs
de hoogste temperaturen. Langen tijd aan de inwerking van electrische
vonken blootgesteld, valt het echter uiteen in kooloxyd en zuurstof.
Sommige metalen, zooals kalium en natrium, er in verhit, ontleden het
gas geheel. Deze ontleding is zeer geschikt, om de tegenwoordigheid van
het vaste element kool in het kleurlooze gas aan te toonen.
Men ontwikkelt te dien einde uit een Woulfsche flesch, zie fig. 65,
Fig. 65.
op de bekende wijze het koolzuurgas, leidt het door een waschfleschje,
gevuld met zwavelzuur, om het te drogen, en vervolgens door een glazen
buis, die in 't midden bolvormig is uitgeblazen. In deze ruimte legt men
een zorgvuldig afgesneden zuiver stukje kalium. Zoodra men vermoeden
kan, dat al de lucht uit den toestel verwijderd is, verhit men de plaats,
waar het metaal zich bevindt, waarna men spoedig eene hevige reactie
zal waarnemen. Men ziet vooreerst zwarte amorphe kool zich afscheiden,
en daarenboven in de buis een wit beslag van kaliumoxyd ontstaan. De
ontleding kan voorgesteld worden door de vergelijking:
CO 2 ±4K._C±2K 2 0
Andere metalen, wier affiniteit jegens de zuurstof veel minder is, kun-
128
KOOLZUUR.
nen aan koolzuur wel d e h e 1 ft , maar niet al de zuurstof ontnemen.
Zoo zal gloeiend ijzer in een stroom van koolzuur wel geoxydeerd wórden, maar dit metaal zal het C 02 slechts ten halve reduceeren, en dus
in C 0 doen veranderen. Ook kool zelve en waterstof reduceeren het gas
op gelijke wijze • bij gloeihitte.
Aangezien koolzuur de verbranding niet onderhoudt, is het ook niet
geschikt voor de ademhaling. Dieren en menschen sterven zeer spoedig in
een atmosfeer, waarin 20 % van het gas voorkomt. De oorzaak van den
dood moet hier minder worden toegeschreven aan gebrek aan zuurstof,
dan wel daaraan, dat het koolzuur in het aderlijke bloed niet door de
vliezen kan diffundeeren door de aanzienlijke hoeveelheid, die reeds in de
longen aanwezig is, en waarin het dus zelf reeds eene vrij aanzienlijke spanning uitoefent. Daar het koolzuur gemakkelijk door dierlijke vliezen kan
diffundeeren, zal dit gas ook door de huid henen dringen, wanneer men
er een dier in plaatst, omdat het binnen in het lichaam voor een veel
geringer bedrag en onder eene geringere, eigene spanning daar aanwezig
is. Het is dus zelfs gevaarlijk, om met het onderste gedeelte van 't lichaam
langen tijd in een bad van enkel koolzuur te vertoeven, al bevindt zich
het bovendeel in zuivere lucht.
Koolzuur verbindt zich zeer gemakkelijk met basen onder vorming
van carbonaten of koolzure zouten, onder gelijktijdige afscheiding van
water. Brengt men in een glazen buis, op den kwikbak met het gas gevuld,
een weinig kaliumhydroxyd er mede in aanraking, dan ziet men het gas
vrij spoedig daardoor opnemen. Voert men het gas door kalkwater, dan
heeft dezelfde reactie plaats, maar het gevormde calciumcarbonaat is in
water onoplosbaar, zoodat dit troebel wordt. Hierdoor hebben wij een gemakkelijk middel om dit gas van stikstof te onderscheiden, dat in vele
opzichten schijnbaar daarmede overeenkomt, want dit gas is ook niet
brandbaar, en onderhoudt evenmin de verbranding. Stikstof maak t
echter kalkwater niet troebel.
Ofschoon calciumcarbonaat in zuiver water geheel onoplosbaar is, zoo
lost het wel op in koolzuurhoudend water, 't welk reeds gebleken is uit de
wateren, die in de natuur voorkomen. Niet alleen dat dit het geval is
met vele onoplosbare carbonaten, maar ook met andere in zuiver water
geheel onoplosbare verbindingen, zooals calciumphosphaat en kiezelzuur.
Die oplossende kracht van koolzuurhoudend water speelt een groote rol
in de plantenwereld, daar alle minerale bestanddeelen alleen in oplosbaren toestand door de wortels der planten kunnen worden opgenomen.
De groote hoeveelheid kiezelzuur in de halmen der graminaeën of grassen
en de phosphaten in hunne zaden zijn dus eerst in oplossing geweest
door het koolzuurhoudend water van den bodem.
Samenstelling. De kennis van de juiste samenstelling van het
koolzuur is voor de chemie van het hoogste gewicht, omdat daaruit het
129
KOOLZUUR.
atoomgewicht van koolstof moest berekend worden. DUMAS en STAS hebben de procentische samenstelling er . van gevonden door synthese. Als
zuivere kool hebben zij diamant gebezigd, dien volkomen verbrand tot
koolzuur, en dit gas door een basis gebonden. Het gewicht van de stukjes
diamant was van te voren met groote nauwkeurigheid bepaald ; de toename aan gewicht van de toestellen, waarin het koolzuur gebonden werd,
gaf de geheele hoeveelheid van de gevormde verbinding, waaruit de hoeveelheid zuurstof kon berekend woeden, door daarvan het - gewicht van
de gebruikte hoeveelheid diamant af te trekken.
KOOLOXYD, 00.
Densiteit met betrekking tot lucht = 0.9678. — Densiteit met betrekking tot waterstof = 14. — 1 liter kooloxyd weegt bij 0° en 760 m. M. 1.25 gram.
Bereiding. — Wanneer kool onder geringe toetreding van lucht ver
wordt dit element grootendeels onvolkomen geoxydeerd, zoodat-brandt,
elk atoom kool slechts één atoom zuurstof bindt, en dus deze verbinding C 0 doet ontstaan. Voor een deel heeft er ook . eene volkomene verbranding plaats, zoodat er altijd mindere of meerdere hoeveelheden kool
bij gevormd worden. Eene betere bereidingswijze is de volgende:-zur
onder de . eigenschappen van het koolzuur hebben wij vermeld, dat dit gas
ten halve gereduceerd wordt door gloeiend ijzer en door gloeiende kool.
Dit laatste beginsel is uitmuntend toe te passen op de bereiding van
kooloxyd. Voor kool heeft de reactie plaats volgens de vergelijking:
CO 2 +C
= 2CO
Te dien einde leidt men een stroom van koolzuur uit een ontwikkelingstoestel door een ijzeren of porseleinen buis, die geheel met stukjes
houtskool is gevuld, en geplaatst is in een goed trekkenden oven.
Op eene minder omslachtige wijze kan men zuiver kooloxyd verkrijgen,
door zuringzuur met geconcentreerd zwavelzuur te ontleden. Dit organische zuur, waarvan een zijner zouten in de zuringplanten voorkomt,
en daaraan den bekenden zuren smaak mededeelt, komt in den handel
gekristalliseerd voor, en heeft in dien toestand tot moleculairformule
H2 C2 0 4 , 2 aq. Wordt dit verwarmd met minstens de zesvoudige hoeveelheid geconcentreerd zwavelzuur, dan onttrekt dit aan het zuur eerst de
2 mol. kristalwater, maar de groote neiging van het zwavelzuur, om de
9
130
KOOLOXYD.
elementen waterstof en zuurstof aan vele stoffen te onttrekken, in reden
dat er water gevormd wordt, openbaart zich ook hier:
H2 02 0 4 --- H2C2 03
Door deze reactie ziet men, dat het anhydrid overblijft, maar op het
oogenblik van zijn ontstaan valt dit uiteen in kooloxyd en koolzuur
volgens de vergelijking:
02 0 3 C0±CO 2
Verhit men nu b. v. 50 gram zuringzuur met 300 gram zwavelzuur in
een glazen kookkolf (Fig. 66), dan zal er een mengsel van gelijke volumina kooloxyd en koolzuur ontwikkelen. Kooloxyd is evenwel indifferent,
maar het koolzuur, zooals uit zijne eigenschappen is gebleken, is gemakkelijk aan basen te binden tot een carbonaat; vandaar dat men het
Fig. 66.
mengsel moet leiden door een oplossing van kalium- of natriumhydroxyd,
of door een dunnen kalkbrij, waaruit het verlangde gas dan zuiver te
voorschijn treedt. Heeft men het mengsel in zijn geheel . opgevangen in
een glazen gashouder, dan heeft men bij het water slechts een der basen
te voegen, en de helft van het volumen zal na eenigen tijd overblijven.
Physische eigenschappen. — Kooloxyd is bij de gewone temperatuur een kleurloos, reukeloos - en smakeloos gas. Vroeger behoorde het,
zooals wij reeds hebben medegedeeld, tot de zoogenaamde permanente
gassen. Water lost er slechts weinig van op.
-
KOOLOXYD.
131
1 liter water lost bij 0 ° 32.8 c. M 3. van het gas op,
„ 10 26.3
„
„ 20 23.0 „
0
0
Deze verschillen aanmerkelijk van
Chemische eigenschappen.
die van koolzuur. Aangestoken verbrandt het met een blauwe vlam tot
koolzuur:
—
2C0+02
_
2CO2
Dit verschijnsel wordt menigmaal waargenomen in onze kachels, wanneer de kolen daarin hoog liggen opgestapeld. De onderste laag, op den
rooster gelegen, verbrandt dan grootendeels tot koolzuur. Dit gas moet
vervolgens door de gloeiende, daar boven gelegen kolen strijken, waar
reductie plaats grijpt; terwijl het gevormde kooloxyd alsdan bij zijn-dor
uittreden door zijdelingschen toevoer van lucht door de reten van de
deur met de bekende blauwe vlam verbrandt.
Niet alleen dat kooloxyd volkomen verbrandt door vrije zuurstof, maar
evenals waterstof in vele gevallen ook door gebonden zuurstof. Als zoodanig is het een reductiemiddel, waarvan vooral in de metallurgie gebruik wordt gemaakt. Leidt men een stroom van kooloxyd over gloeiend
koperoxyd, dan zal het fijn verdeelde metaal terugolijven, en het kool
-oxydt
koolzuur geoxydeerd worden volgens:
Cu0±C0 Cu±CO 2
De afscheiding van al het ijzer uit de ertsen berust eveneens alleen
op deze reduceerende werking, zooals later bij de behandeling van dit
metaal zal blijken. Wat zijn chemisch karakter verder betreft, zoo is het
volkomen indifferent : het maakt kalkwater dus niet troebel, zooals koolzuur. Door deze eigenschap, en door zijne brandbaarheid, is het gemak
-kelij
daarvan te onderscheiden.
Kooloxyd is vergiftig. — Kooloxyd behoort tot de hevige vergiften.
Menschen en dieren kunnen in een atmosfeer, waarin slechts 3% van
het gas voorkomt, niet blijven leven. Ze worden bedwelmd en onmachtig.
Meermalen gebeurt het dan ook, dat menschen er het slachtoffer van
worden, wanneer deze verbinding zich in de atmosfeer van woonvertrekken
verspreidt, en daarin ontstaan is door langzame verbranding van houtskool,
turfcoaks, enz. Zelden gaat er in ons land een winter voorbij, dat de
nieuwsbladen geen berichten mededeelen van stikken door „kolendamp."
Bemerkt men nog bij tijds de verschijnselen van vergiftiging, dan is inademing van versche lucht het beste middel tot herstel, door ramen en
deuren onmiddellijk open te zetten; en mocht daartoe reeds de kracht
ontbreken, dan beproeve men de glasruiten in te slaan, om op die wijze
versche dampkringslucht in te laten,
13 2
KOOLWATERSTOFFEN.
De reden, waarom kooloxyd zoo vergiftig is, niettegenstaande het tot
de meest indifferente stoffen behoort, die wij in de chemie bezitten,. moet
gezocht worden in zijne eigenschap, om zich bij de inademing te kunnen
verbinden met de roode kleurstof der bloedbolletjes, waardoor voor de
zuurstof de weg wordt afgesneden, om in het bloed te kunnen worden
opgenomen. In plaats van slagaderlijk bloed, bloed met zuurstof bezwangerd, voert de aorta, bij inademing van kooloxyd bevattende lucht, bloed
zonder zuurstof naar 't lichaam, waardoor het geheele levensproces
gestoord wordt, en de daarop volgende dood werkelijk dezelfde oorzaak
heeft, als wanneer men zich bevond in een atmosfeer, die alleen uit
stikstof bestond.
VERBINDINGEN VAN KOOL MET WATERSTOF.
Tot nu toe hebben wij steeds een betrekkelijk klein aantal verbindingen tusschen twee elementen zien optreden. Bij stikstof met zuurstof is
Glit getal tot vijf beperkt. Het aantal verbindingen tusschen kool en waterstof ' evenwel bedraagt een aanzienlijk cijfer, en kan door kunstproducten nog eiken dag vermeerderd worden. Men geeft ze allen den naam
van koolwaterstoffen.
De studie dier verbindingen en die van de stoffen, welke er door
verschillende reacties van worden afgeleid, is evenwel zoo omvangrijk '.en
ingewikkeld, dat het hier niet de geschikte plaats zou zijn, om al die
verbindingen nu ' te behandelen. Zij worden dan ook later met andere
stoffen, waarin kool het beheerschende element is, afzonderlijk besproken,
en gewoonlijk samengevat onder den naam van organische v e r b i nd i n g e n. - Sommigen evenwel spelen bij onze volgende beschouwingen
reeds zulk een groote . rol, dat wij genoodzaakt zijn, er hier ter plaatse
een paar van te behandelen, om zoodoende met die harer eigenschappen
bekend te worden, welke wij in de volgende hoofdstukken tot goed begrip niet kunnen missen.
Kool kan zich met vrije waterstof slechts vereenigen in den heeten,
galvanischen lichtboog. De koolwaterstof, die dan ontstaat, is acetyleen,
C2 H 2 . Alle overigen ontstaan óf in het plantenrijk 'f door ontleding van
organische bestanddeelen, vooral bij verhitting zonder toetreding van lucht,
of m. a. w. bij droge distillatie.
De koolwaterstoffen .komen in alle aggregaatstoestanden voor, en om
reeds nu, met" het oog op onze volgende beschouwingen, een denkbeeld
te vormen omtrent haar wezen, samenstelling en eigenschappen, zullen
KOOLWATERSTOFFEN.
133
wij volstaan, met een viertal op te noemen, en de tweede meer uitvoerig
te behandelen.
C 114 moeras- of mijngas of methylwat
een gas)
(. „ ,,)
02 114 zwaar-koolwaterstof of aethyleen
C6 H s benzol. .. .. ..... ... ..oase... . („ vloeistof)
Clo H8 naphthaline ..... ... . . ........ („ vast lichaam)
...........
Men ziet uit deze vier voorbeelden, dat er in de samenstelling eene
groote verscheidenheid bestaat; hoe meer koolstofatomen aan de vorming
van het molecuul deelnemen, hoe meer de aggregaatstoestand in den
regel die is, waarin kool zelve voorkomt, namelijk vast.
De eerste verbinding is het gevaarlijke mijngas, (lat bij het loshakken
der steenkolen uit de spleten ontsnapt, en aanleiding geeft tot die vree
ontploffingen, welke de nieuwsbladen voortdurend mededeelen. Zij-selijk
is ook hetzelfde- gas, dat vooral des zomers uit de modder der slooten
als bellen aan de oppervlakte van het water komt, als men die met een
stok beroert. Moerasgas maakt met het aethyleen een hoofdbestanddeel
uit van het lichtgas.
Benzol is een waterheldere vloeistof, uit het steenkolenteer door distillatie te verkrijgen.
. Naphtáline is eene kleurlooze, kristalliseerbare koolwaterstof, die in geringe hoeveelheid in het lichtgas voorkomt, en bij sterke koude - er uit
kristalliseert, waardoor 's winters soms le ijzeren buizen der straatlantaarns - verstoppen.
AETHYLEEN, ZWAAR - KOOLWATERSTOF OF OLIEVORMENI
GAS, 02 114
.
Densiteit met betrekking tot lucht = 0.9852. -- Densiteit met betrekking tot waterstof = 14.
Vorming en bereiding. — Deze koolwaterstof vormt zich vooral bij
de droge distillatie van vetten, harsen, steenkolen en van de butimineuse
Cannell- en Bogheadcoal, in 't algemeen van die organischestoffen, welke,
behalve veel koolstof, een hoog gehalte aan waterstof bezitten, tegenover
een gering gehalte aan zuurstof.
Gewoonlijk wordt deze koolwaterstof het gemakkelijkst vrij zuiver ver
een mengsel van 1 deel alcohol en 6 deden zwavelzuur te-kregn,do
(Fig.
67). Het is bepaald noodig, om in het glazen vat,
verwarmen
134
AETHYLEEN,
waarin de vloeistoffen verhit worden, een laagje zand te doen, ten einde
het sterke opschuimen eenigermate te beletten. Door eenige nevenreacties
is het gas niet volkomen zuiver, en moet dit daarom geleid worden door
kalk, in den vorm van een dunnen brij, en door verdund zwavelzuur.
De ontleding, die hier de alcohol ondergaat, zal bij de organische ver-
Fig. 67.
bindingen verklaard worden; wij moeten nu volstaan met aan te geven,
dat, wanneer het molecuul alcohol de elementen van water verliest, er
aethyleen overblijft:
C2 H 6 0—H2 0 C2 H4
Physische eigenschappen. Aethyleen is een kleurloos gas, dat
een eenigszins aetherischen reuk bezit. Onder sterke afkoeling en drukking is het tot een vloeistof te brengen, maar het is nog niet gelukt,
om het in vasten toestand te verkrijgen.
In water is het weinig oplosbaar, meer in alcohol en in aether.
Chemische eigenschappen. Alle vluchtige koolwaterstoffen ver
een min of meer sterk lichtgevende vlam. In hooge mate-brandemt
is dit met aethyleen het geval. Bij ruime toetreding van lucht verbranden beide elementen in hun geheel, de waterstof tot water, en de kool
grootendeels tot koolzuur, ofschoon een gedeelte steeds niet hooger dan
tot kooloxyd wordt geoxydeerd. Is er evenwel bij de verbranding gebrek aan zuurstof, dan scheidt zich een gedeelte der kool in amorphen
toestand af.
Wanneer men dus aethyleen aansteekt, wanneer het uit een nauwe buis
in de lucht uitstroomt, heeft de verbranding volkomen plaats, omdat er
overal aan de oppervlakte der vlam voldoende aanraking met de lucht
plaats heeft. Vult men evenwel een hoog glas met het gas, en steekt
AETHYLEEN.
135
men het dan aan, zal men bemerken, dat een . gedeelte kool zich tegen
cl en binnenwand van het glas afzet, omdat de verbranding niet overal
plaats heeft in tegenwoordigheid van eene voldoende hoeveelheid lucht.
Een mengsel van aethyleen en zuurstof ontploft bij het aansteken zeer
hevig, ofschoon in mindere mate dan knalgas, omdat het koolzuur bij de
afkoeling door de omringende, koude lucht een gas blijft, en er dus wel
een luchtverdunde, maar geen luchtledige ruimte ontstaat.
Uit de vergelijking:
C A H,+30 2 2CO 2 A-2H 2 0
lezen wij, dat er voor de volkomene verbranding van 1 vol. aethyleen
3 vol. zuurstof noodig zijn.
Evenals bijna alle koolwaterstoffen is aethyleen niet bestand tegen hooge
temperaturen. Leidt men het gas door eene gloeiende, porseleinen buis,
dan heeft er inwendig , eene afzetting van kool plaats. Het molecuul kan
hierbij tweeërlei ontleding ondergaan : vooreerst afscheiding van 1 atoom
kool, waardoor moeras- of mijngas overblijft:
C 2 H 4 C—}-CH 4
ten tweede een totale ontleding in kool en waterstof:
C 2 H 4 2 C ± 2 H2
Welke ontleding er nu plaats heeft, is alleen afhankelijk van de tem
bij witgloeihitte valt het molecuul geheelenal uiteen, maar bij-peratu:
roodgloeihitte ontstaat er moerasgas C 11 4 . Wanneer evenwel ook dit gas
langen tijd aan dezelfde hooge temperatuur wordt blootgesteld, dan valt
het eveneens uiteen:
CH4
=
C±2H2
De naam van z w a a r-koolwaterstof geeft men aan deze verbinding, omdat
zij eene veel hoogere densiteit bezit dan de koolwaterstof C H 4 , die men
dikwijls met den naam van l i c h t-koolwaterstof bestempelt.
De naam van olievormend gas is ontleend aan de eigenschap, om zich
met chloor tot eene olieachtige vloeistof C2 H4 C1 2 te verbinden.
Voegt men, afgeleid uit de vergelijking:
C 2 H 4 C1 2
C2 H 4 ±C1 2
-
--
gelijke volumina aethyleen en chloor in een glas op den waterbak bij
elkaar, dan heeft de vereeniging tusschen die beide stoffen reeds bij de
gewone temperatuur plaats.
Aangezien de nieuwe verbinding eene vloeistof is, zal het glas zich
dus geheel met water vullen.
Dit chlooraethyleen wordt ook wel bestempeld met den naam van
olie der Hollandsche scheikundigen, ter eere van onze land-
136
DROGE DISTILLATIE.
genooten DEIMAN, PAETS VAN TROOSTWIJCK, LAUWERENBURG en BONDT,
die zoowel het aethyleen als de chloorverbinding in 1796 hebben ontdekt.
BEREIDING VAN STEENKOOLGAS.
Het gas, dat tegenwoordig algemeen tot verlichting dient, is een product van de droge distillatie der steenkolen. In sommige streken, waar
het hout overvloedig is, en de communicatiemiddelen niet van dien aard
zijn, om de steenkolen goedkoop aan te voeren, bezigt men ook dit. In
fabrieken, op dorpen, waar men in 't algemeen geringe hoeveelheden gas
behoeft te bereiden, worden ook vetten, harsen, enz. verwerkt.
Droge distillatie. Wanneer organische bestanddeelen in 't alge
sterk verhit worden in toestellen, afgesloten • van de lucht, dan val--men
hooge temperatuur de zeer samengestelde moleculen uiteen, en
bij
len
er ontstaan meer eenvoudige verbindingen. Bij de bereiding van houtskool o. a. hebben wij reeds vermeld, dat er bij die bewerking een tal
van gasvormige producten gevormd worden, die uit de meilers deels als
rook ontsnappen, deels met vlam verbranden. Daar de kool een zeer overwegend bestanddeel uitmaakt van alle organische verbindingen, zal dit
element bij de droge distillatie steeds in den eenen of anderen amorphen
toestand terugblijven.
Worden nu steenkolen aan droge distillatie onderworpen, dan ontstaan
er eveneens oorspronkelijk een tal van gasvormige producten, die zich
evenwel bij bekoeling scheiden in vloeibaren, en in blijvend gasvormigen.
De vloeibaren scheiden zich spoedig weder in twee lagen, de bovenste,
lichtere het steenkoolteer, en de onderste het teerwater ; wat gasvormig
blijft is het ruwe lichtgas.
Aard der bestanddeelen, die bij de droge distillatie gevormd
Worden. Wat de samenstelling der steenkolen betreft, zoo vinden wij
er dezelfde elementen in terug als in de levende plantendeelen, waaruit
zij door langzame verandering na verloop van eeuwen zijn ontstaan, namelijk
kool, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en daarenboven eenige aschbestanddeelen, wier kennis voor de gasbereiding onnoodig is, omdat zij in
hun geheel in de coaks terugblijven.
Bij gloeihitte ontstaat er nu vooreerst door groepeering van deze elementen onderling eene groote verscheidenheid van verbindingen, maar
verder door inwerking van de een op de ander weder nieuwe, en eindelijk
worden sommigen door de warmte weder in mindere of meerdere mate
ontleed.
Fig. 68.
-_._---.-----------------------------------------------------------------------
138
GASBEREIDING.
Uit het onderzoek is gebleken, dat tijdens die droge distillatie de
volgende soorten van verbindingen, wat de voornaamste betreft, gevormd
worden:
1. Verbindingen van C met "H. Deze zijn óf blijvend gasvormig, zooals
02 H 4 . en C H4 , - óf worden naderhand . door afkoeling vloeibaar en vast,
en vormen dan te zamen het hoofdbestanddeel van het steenkoolteer.
2. Verbindingen van C met 0, en wel het reeds behandelde C 0
en het CO 2
3. Eene verbinding van C met. S, de reeds meermalen genoemde zwavelkoolstof, C S2
4. De verbinding van H met 0, namelijk water. ' Dit maakt het hoofdbestanddeel uit van het teerwater, waarin voornamelijk zijn opgelost:
5. Éenige ammoniumverbindingen, die door eerre secundaire reactie
ontstaan zijn uit de oorspronkelijk gevormde verbinding van H met N,
namelijk ammonia, N H 3 . Die ammoniumverbindingen zijn o. a. het carbonaat of koolzuurzout, en het sulfide of de zwavelverbinding.
6. De verbinding van H met S, het kwalijk riekende zwavelwaterstofgas, 112 S.
7. Daarenboven vinden wij altijd een aanzienlijk bedrag aan vrije waterstof, grootendeels een gevolg van de ontleding van koolwaterstoffen
door hitte, en eindelijk ook geringe hoeveelheden vrije stikstof.
Fabriekmatige bereiding van het gas. -- In de bijgevoegde fig. 68
is een gasfabriek in doorsnede afgebeeld, zooals die tegenwoordig, wat
de hoofdzaak betreft, is ingericht.
De steenkolen worden aan eene kersroode gloeihitte blootgesteld in de
retorten C, die tegenwoordig meest van vuurvaste klei zijn vervaardigd,
en gewoonlijk ten getale van zeven in een gemeenschappelijken oven zijn
gemetseld. De meest verkieslijke vorm in doorsnede is de ovale of die
van een (-1, omdat daardoor de laag steenkolen niet te dik wordt, en de
geheele massa spoedig de verlangde gloeihitte verkrijgt en behoudt. Buiten den oven is aan het voorste gedeelte een verlengstuk bevestigd, dat
met een ijzeren plaat kan gesloten worden. Door deze opening worden de
retorten vier of vijf malen in de 24 uren met ongeveer 100 kilogram
steenkool ruim ten halve gevuld, en ook de gloeiende coaks daaruit ver
voegen worden met leem gasdicht gemaakt.
-wijder.D
Aan dat zelfde verlengstuk is een opgaande buis T bevestigd, die zich
van boven kromt, en de heete gassen geleidt in een horizontaal liggende,
gemeenschappelijke, wijdere buis B, die tot op zekere hoogte met koolteer
is gevuld, waardoor eene hydraulische afsluiting van de ruimte in de
retorten en de verdere toestellen wordt verkregen. Het niveau van het
teer in die buis blijft door een hevel steeds op dezelfde hoogte. Hierin
condenseert reeds eene zekere hoeveelheid teer, maar de bijna volkomen
afscheiding daarvan, gelijktijdig met die van liet teerwater, wordt nu ver.
.
.
GASBEREIDING.
139
kregen, door het ruwe, heete gas te leiden door eene reeks van U-vormige
buizen D, die in de buitenlucht, gewoonlijk tegen den gevel van het fabrieksgebouw, zijn geplaatst. De afkoeling geschiedt door de dampkringslucht.
Door dien langen weg te doorloopen, zondert zich nu alles in vloeibaren
toestand af, 't welk bij de verlaagde temperatuur niet meer gasvormig
kan blijven. Het teer en het ammoniacale teerwater verzamelen zich in
twee lagen in de zoogenaamde teerbakken, en vloeien, als het niveau te
hoog wordt, door een hevel H in een vergaarbak 0.
Het gas heeft nu wel reeds veel verloren, --- wat vooral daaraan te
bemerken is, dat het kleurloos is bij het ontsnappen in de lucht, terwijl
het zich bij den ingang van de afkoelingsbuizen integendeel als een bruin
gekleurde rook voordoet, -- maar het zou nu nog bij het branden aanleiding geven tot vele ongeriefelijkheden.
We willen nu gaan onderzoeken, wat er reeds uit verwijderd is, en wat
er nog schadelijks uit afgezonderd kan worden.
Het vloeibare teer bevat de vloeibare koolwaterstoffen, zooals benzol,
waarin de vaste zijn opgelost, benevens nog eenige andere verbindingen,
zooals phenol of carbolzuur, dat tegen besmetting wordt aangewend, en
aniline en toluïdine, die het uitgangspunt vormen voor de bereiding der
aniline- kleurstoffen.
In het teerwater, dat naar ammonia en teer riekt, en steeds bruin gekleurd is door geringe hoeveelheden teerstoffen, bevindt zich de grootste
hoeveelheid der ammoniumverbindingen.
Het gas zelf bevat nu in hoofdzaak de volgende stoffen:
1. Aethyleen, 02 H4 en andere zoogenaamde zwaar -koolwaterstoffen.
2. Mijn- of moerasgas, C H4 .
3. Waterstof.
4. Geringe hoeveelheden stikstof.
5. Kooloxyd.
6. Zwavelkoolstof.
7. Koolzuur.
8. Zwavelwaterstof.
9. De hoeveelheid ammoniumverbindingen , die tijdens de afkoeling
niet in het teerwater zijn opgenomen.
I)e drie eersten vormen eigenlijk het normale lichtgas, zoodat het wenschelijk zou zijn, om a 1 d e overigen te verwijderen, maar daartoe
ontbreken ons voor sommigen de geschikte middelen.
De laatste hoeveelheden ammoniumverbindingen worden in de fabrieken
verwijderd, door het gas in aanraking te brengen met water, dat voort
stukken coaks vloeit. Het gas treedt bij K in den daarvoor-durenov
ingerichten toestel, en moet door het aangebrachte tusschenschot daarin
een langen weg doorloopen. De inrichting voor het voortdurend besproeien
140
GASBEREIDING.
is in de afbeelding niet te zien. Heeft het water slechts weinig opgenomen, dan wordt het een tweede en derde maal er over heen gebracht.
Behalve ammoniumverbindingen zetten zich hierin ook de laatste dealen
teer af, die aan de condensatie zijn ontsnapt.
Van dezen toestel wordt liet gas geleid naar de kalkbakken, waarin
het langs chemischen weg van het C 0 2 en 112 S wordt beroofd.
Deze zijn ijzeren bakken, waarvan de deksels door middel van teer
hydraulisch sluiten in een goot, die aan den omtrek is aangebracht.
Binnen in bevindt zich een zeker aantal horren, waarop gebluschte kalk
wordt uitgespreid. Bij den doorgang van het gas wordt het C 02 daar
gebonden tot calciumcarbonaat:
-dor
Ca0 2 H2 ±CO 2 CaCO 3 ±H2 0
terwijl zwavelwaterstof er eveneens door wordt vastgelegd:
Ca0 2 H 2 +H 2 S CaS±2H2 0
Aangezien er bij de zuivering van het gas vooral moet worden zorg
gedragen, dat al de, 112 S wordt verwijderd, terwijl een gering bedrag aan
C 0 2 in gelijke mate niet zoo hinderlijk is, bezigt men ook in sommige
fabrieken, zooals in de nieuwe fabriek alhier, het LAMINGSCHE mengsel,
dat uit kalk en ferrosulfaat bestaat, en gewoonlijk door vermengen met
zaagsel in een meer verdeelden toestand wordt gehouden, zoodat het gas
er beter mede in contact wordt gebracht.
Wij zullen bij de behandeling van het metaal ijzer de werking van dit
mengsel ontwikkelen, en kunnen nu volstaan met er op te wijzen, dat
het metaal hierin in een vorm voorkomt, waarin het gemakkelijk de 112 S
ontleedt.
Het kooloxyd, de stikstof en de zwavelkoolstof blijven nu nog in het
gas, maar zijn niet in die hoeveelheid voorhanden, dat ze hinderlijk zijn.
Het op die wijze gezuiverde gas stroomt vervolgens naar den gashouder
G, waaruit het verder door het buizennet onder den grond wordt geleid.
Exhaustor. — Uit deze inrichting eener gasfabriek is het gemakkelijk
in te zien, dat het ontwikkelende gas in de retorten daar ter plaatse
onder een veel hoogere drukking verkeert, dan die van den dampkring,
veroorzaakt door den tegenstand, dien het in de zuiveringstoestellen en
door den druk van den gashouder ondervindt. Het gevolg hiervan is:
1 0 . dat er gemakkelijk gas door reten en poriën kan ontsnappen, en
2°. dat het gas te lang in aanraking blijft met de gloeiende wanden
van de retort, waardoor ontleding der koolwaterstoffen plaats heeft, overgang van hooge in lage, en zelfs in waterstof en kool, die zich als retor
inwendig afzet.
-tenkol
Om dit bezwaar zooveel mogelijk te voorkomen, heeft men in goed ingerichte, g r o o t e fabrieken vóór de zuiveringstoestellen een werktuig aan-
141
GASBEREIIING.
gebracht, een e x h a u s t o r, die door een kleine stoommachine in beweging
wordt gebracht, en in het wezen der zaak uit een gaspomp bestaat, die,
door een regulateur geregeld, voortdurend uit de retorten zooveel gas
pompt, als elk oogenblik wordt • ontwikkeld, en waardoor de druk van
binnen gelijk wordt gehouden met dien van buiten, terwijl verder hetzelfde werktuig het uitgepompte gas nu voortdurend door cie verdere
toestellen henen perst.
Opbrengst en samenstelling van het gas. -- Deze hangen natuurlijk
in de eerste plaats af van de qualiteit der steenkolen, maar tevens van
de aangewende warmte. Bij eene te geringe gloeihitte vermeerdert de
hoeveelheid teer, en bij eene te hoog opgevoerde temperatuur vermeerdert de hoeveelheid vrije waterstof. Bij het begin der distillatie ontwikkelen ook meer lichtgevende gassen, terwijl naderhand, wanneer de roodgloeihitte meer is doorgedrongen, meer moerasgas, en eindelijk hoofdzakelijk
waterstof ontwikkelt.
Gemiddeld levert één hectoliter goede Newcastle gaskolen ongeveer
20 M 3 . gas. Boghead- en Cannellcoal leveren veel meer, maar hebben door
den hoogen prijs slechts een beperkt gebruik. In vele fabrieken worden die
soorten voor een gedeelte toegevoegd, om de qualiteit van het gas te ver
ze leveren wat men noemt rijk gas, (lat veel athyleen en-hogen;
minder vrije waterstof bevat, zooals door de volgende analysen wordt
aangegeven:
100 vol. gas bevatten
:
Gas uit Boglieacl.
Gas uit Canuell.
Gas uit Newcast
lecoal.
.....
2L5
13.06
3.05
Moerasgas ...............
58.4
51.20
41.53
Waterstof ...............
10.5
25.28
47.60
Kooloxyd ................
6.5
7.85
7.82
Zwaar-koolwaterstoffen
-
De hoeveelheid coaks, die in de retorten terugblijft, bedraagt ongeveer
60 0/ in gewicht, maar zij heeft een grootex volumen verkregen dan de
oorspronkelijke steenkolen bezaten. De hoeveelheid teer bedraagt ongeveer
4 % in gewicht.
De densiteit van steenkoolgas wisselt van 0,3 tot 0,7.
142
DE VLAM.
Onder een vlam verstaat men altijd een brandende massa gas of damp.
Hieruit vloeit dus vanzelf voort, dat in de eerste plaats gassen of dampen, die voor verbranding vatbaar zijn, daarbij een vlam zullen leveren.
Wij hebben dit reeds bewezen gevonden bij . waterstof, kooloxyd en de
vluchtige koolwaterstoffen. Er zijn evenwel een tal van vloeibare en vaste
stoffen, die eveneens met vlam verbranden, zooals alle oliën en vetten,
petroleum, hout, turf, steenkool, zwavel, phosphorus, zink, enz. Daar tegen
staan weder verscheidene stoffen, bij wier verbranding nimmer een-over
vlam wordt opgemerkt, zooals bij zuivere kool en bij ijzer.
De reden, waarom bij de eerste reeks van stoffen tijdens de verbranding
wel een vlam wordt waargenomen, is daarin gelegen, dat er door de hitte,
die men aanbrengt, om de verbranding te doen beginnen, in 't eene geval eerst een gedeelte der stof zelve gasvormig wordt gemaakt, zooals bij
zwavel, phosphorus en zink, en het voortbranden met vlam plaats heeft,
doordat de stof door de verbrandingswarmte steeds blijft vervluchtigen,
tèrwijl er in 't andere geval door de aangebrachte warmte eerst gasvormige ontledingsproducten ontstaan, die te gelijker tijd vlam vatten, en
het voortbranden veroorzaakt wordt, doordat de hitte der vlam die ontleding voortdurend tot stand blijft brengen.
Tracht men nu integendeel ijzer of zuivere kool aan de lucht te verbranden, door die elementen aan een klimmende gloeihitte bloot te stellen, dan zal het wel eindelijk gelukken, de verbranding te
doen plaats grijpen, maar zonder vlam, omdat ze beiden
niet voor vervluchtiging vatbaar zijn.
Doelen eerier vlam. — Het wezen eener vlam kan het
best bestudeerd worden aan die eener kaars (Fig. 69). Bij
het aansteken zal eerst het vet in de pit vloeibaar worden,
en door de hitte worden ontleed ; de stralende warmte der
vlam doet het naastbij gelegen vet smelten, en dit wordt
door capillariteit voortdurend in de pit omhoog gevoerd,
en binnen in de vlam aan droge distillatie blootgesteld.
Men kan dus met recht zeggen, dat dit deel der pit een
gasfabriek is in miniatuur. De donkere kern a a', die men om
de pit waarneemt, bestaat uit gasvormige ontledingsproducFig. 69.
ten, op die wijze ontstaan, en deze bezitten een betrekkelijk lage temperatuur. Op doelmatige wijze kan men die
gassen ook uit dit deel der vlam vèrzamelen, door er een metalen buisje
in te brengen, dat met een aspirator is verbonden, en zich zoodoende
overtuigen, dat het in geen geval reeds verbrandingsproducten zijn, want
heeft men langs dien weg met beleid een glas er mede gevuld, dan zal men,
DE VLAM.
143
bij het naderen met een vlam, de verbranding met licht er van waarnemen.
De omringende lucht vermengt zich nu al zeer spoedig met die gassen,
en de verbranding. heeft verder in het geheele overige gedeelte der vlam
plaats; maar daarbij neemt men duidelijk twee afgescheiden gedeelten
waar, vooreerst een sterk lichtgevend gedeelte e f g om den donkeren kern,
en een weinig lichtenden zoom b c d. ve gassen, die door ontleding uit het
vet ontstaan, zijn voor een deel vluchtige koolwaterstoffen; in het licht
gedeelte is er evenwel nog _ te weinig lucht bij gemengd, om de-gevnd
beide elementen in hun geheel te doen verbranden, dus in dat gedeelte
verbrandt bijna alleen waterstof. Door de hooge temperatuur, die daarbij
ontwikkeld wordt, zal er evenwel afscheiding van fijne kooldeeltjes ontstaan, die daar ter plaatse in gloeienden toestand verkeeren, en eerst aan
den buitenkant der vlam, in meerdere aanraking met de lucht, zich hoofd
2 oxydeeren, terwijl een ander gedeelte verbrandt tot CO.-zakelijtoC0
Deze zoom blijkt ook bij onderzoek de hoogste temperatuur te bezitten,
omdat de verbranding daar volkomen plaats grijpt.
Het onderste gedeelte van den zoom is altijd blauw gekleurd door de
verbranding van C 0, dat in het onderste gedeelte van de pit in groote
hoeveelheid wordt gevormd ten gevolge van de lage temperatuur, waaraan
het vet dir aan droge distillatie is blootgesteld.
Lichtgevend vermogen eener vlam. — Het lichtgevend vermogen
eener vlam is afhankelijk van twee omstandigheden : vooreerst van de
aanwezigheid van vaste deeltjes in de vlam, en ten tweede van de mate
van gloeiing, waaronder deze verkeeren. Een vlam van waterstof is over
dag bijna onzichtbaar, maar bezit aan den anderen kant een zeer hooge
temperatuur. Brengt men er een of ander vast lichaam in, een platina
dan zal de gloeiende gasmassa daardoor nog niet lichtgevend-drab.v,
worden, maar het gloeiende, vaste platina zelf zal het licht verspreiden.
Daardoor wordt het duidelijk, dat een vlam van aethyleen zoo bitonder
veel licht verspreidt, omdat uit zijne samenstelling 02 11 4 blijkt, dat de
verbrandende waterstof een heete vlam levert, waarin de vele afgescheiden
kooldeeltjes in witgloeienden toestand aanwezig zijn. Daarom verspreiden
brandend magnesium, zink, phosphorus in zuurstof zulk een intensief
licht, omdat de vaste oxyden dier elementen daarbij eveneens in hevige
gloeihitte verkeeren.
Wanneer bij het branden eener vlam de luchttoevoer niet voldoende
is, om alle elementen te oxydeeren, zal dat element het eerst zich van de
zuurstof meester maken, dat de grootste affiniteit jegens haar bezit. Hieraan
moet het w a 1 m e n bij de verbranding worden toegeschreven, zooals van
petroleum, harsen, enz. ; de volkomen verbranding kan dan bereikt worden door kunstmatig vermeerderden aanvoer van lucht, door om de
vlam b. v. een glazen schoorsteen, een lampenglas te brengen, zooals bij
de cilindervormige vlammen der Argandsche branders.
144
I)E VLAM.
Werking van metaalgas op de vlam. — Wanneer men een stuk
kopergaas, horizontaal gehouden, " laat afdalen op een vlam, zal men bemerken, dat de verbranding zich niet door de mazen voortplant, maar
dat een deel onverbrand er door ontsnapt, want nadert men het gaas
aan den bovenkant met een vlam, dan kan men dit gedeelte weer aansteken. Houdt men een stuk gaas in horizontalen stand op een afstand van
een paar centimeter boven de opening eener buis, waaruit lichtgas stroomt,
en steekt men het gas boven het gaas aan, dan zal men hetzelfde verschijnsel waarnemen : de vlam blijft door het metaalgaas afgesneden en
plant er zich niet door voort; dus de vlam rust in dit geval er alleen
boven op.
De oorzaak van dit verschijnsel is alleen te zoeken in de sterke afkoeling, die . de brandende gaskolom door het de warmte gemakkelijk gelei dende metaal ondervindt.
Veiligheidslamp van Davy. Op dit beginsel berust de lamp, in
de steenkolenmijnen in gebruik, en door DAVY uitgevonden (Fig. 70).
Zij bestaat uit een olielamp, waarvan de pit uitkomt in een ruimte,
door een van boven gesloten cilinder van kopergaas afgesloten van de
omringende lucht.
Zoodra de hoeveelheid mijngas in de lucht ongeveer 1 in volumen
bedraagt, wordt het binnen in dien cilinder door de
vlam der lamp aangestoken, en blijft daar binnen in
voortbranden met een bleek blauwachtig licht, maar door
de afkoeling door het metaalgaas plant de verbranding
er zich niet door heen, en wordt het gevaar van ontplof-.
fing in de mijn zelve afgewend. Vermeerdert de hoeveelheid voortdurend, dan gaat bij een gehalte van 9 ongeveer de lamp uit, en men is genoodzaakt, om door meerdere
luchtverversching het gevaarlijke mijngas te verwijderen.
Gebruik van de vlam tot verhitten. Bunsensche branders. -- Niet alleen wordt een vlam gebruikt
tot verlichten, maar ook tot verhitten. In dit geval draagt
men zorg,. dat men de meest volkomene verbranding
verkrijgt, en dat de vlam geen roet kan afzetten aan de
te verhitten voorwerpen.
Fig. 70. Die beide gegevens worden o. a. bij het gebruik van
lichtgas vervuld, door dit van te voren met lucht zoo
goed mogelijk te vermengen, zoodat elk mol. gas - de noodige hoeveelheid
zuurstof in zijne onmiddellijke omgeving vindt, om volkomen te verbranden.
Hiertoe dienen de zoogenaamde Bunsensche branders, afgebeeld in fig.
71. Het gas stroomt bij a door een nauwe spleet in een buisje binnen
in de koperen buis, maar ter zelfder hoogte bevinden zich in den wand
dier buis twee tegenover elkander gelegen openingen, waarin de lucht
DE VLAM.145
binnen dringt, en, met het gas vermengd, van boven ontsnapt. Steekt
men nu dit mengsel van gas en lucht
aan, dan wordt de vlam door het metaal
der buis zoodanig afgekoeld, dat zij niet
naar binnen slaat, maar alleen aan de opening blijft voortbranden. Dit heeft echter
dan alleen plaats, wanneer er eene zekere
mate van snelheid van uitstrooming bestaat, in verband met een geëvenredigden toevoer van lucht, waarom men dan
ook om de buis, ter hoogte van de openingen, een draaibaren ring heeft aangebracht met gelijke openingen, om dien
toevoer te regelen.
Inrichting van de blaaspijp, en
gebruik daarvan in de chemie. Onder een blaaspijp verstaat men een
Fig. 71.
werktuig, om in het inwendige gedeelte
eener vlam lucht toe te voegen, waardoor de hitte wordt vermeerderd,
en om daardoor tevens eene andere richting aan de vlam te geven.
De beste inrichting is die, zooals in fig. 7 2 is afgebeeld. Het werk
-tuig,
dat óf van geel koper óf van Berlijnsch ziIver
is vervaardigd, bestaat vooreerst uit een buis, waardoor bij a de lucht wordt ingeblazen; het andere,
conische einde b past in een wijd, cilindrisch deel,
dat eensdeels dient, om medegevoerd vocht terug
te houden, en ten anderen voor windketel. In een
zijdelingsche, conische opening past eindelijk het derde
deel, een spits toeloopend buisje, dat van voren met
een platina dopje gesloten is, waarin een zeer fijne
opening is geboord.
In de analytische chemie wordt dit werktuig veel
gebruikt, om stoffen aan een hooge tempera--vuldig
tuur in de vlam bloot te stellen, ten einde de verhouding daarvan na te gaan in de beide hoofddeelen
der vlam, het lichtgevende en het niet lichtgevende
gedeelte.
Blaast men met zulk een blaaspijp in den stand,
zooals in fig. 7 3 is aangegeven, lucht in een vlam,
dan verandert zij van richting, de verbranding heeft
meer volkomen plaats, en, al naar de hoeveelheid Fig. 72.
lucht, die aangevoerd wordt, zal het lichtgevende
gedeelte verminderen. De spits der vlam bezit een zeer hooge temperatuur,
10
146
DE VLAM.
en is zeer geschikt om stoffen, die voor oxydatie vatbaar zijn, daarin te
oxydeeren. Dit niet lichtgevende gedeelte wordt dan ook de
o x y d a t i e v l a m genoemd. Brengt
men daarin b. v. een stukje koper,
dan zal het spoedig zwart worden
door de verandering aan de oppervlakte in koperoxyd. Brengt men
het alsdan over binnen in het lichtgevende gedeelte, waarin nog vrije
gloeiende kooldeeltjes aanwezig zijn
Fig. 73.
en nog niet verbrande koolwater stoffen, dan zal de metallieke oppervlakte weder voor den dag komen : het zwarte koperoxyd is dus weder
daar ter plaatse gereduceerd. Dit 1 i c h t g e v en d e g e d e e 1 t e wordt
daarom ook de red u c t i e v l a m genoemd.
Bij het soldeeren van gouden en zilveren voorwerpen maakt men in
den laatsten zin eveneens gebruik van dit werktuig, om de voorwerpen,
die men verlangt aaneen te soldeeren, Bene zuivere oxydvrije oppervlakte
te doen verkrijgen.
VRAGEN TER BEANTWOORDING.
1. Hoeveel krijt, bevattende 90°/ ° calciumcarbonaat, moet er door zwavelzuur ontleed
worden, om zooveel koolzuur te leveren, dat het bij 15° in 1000 liter water onder een
druk van 3 atm. kan oplossen?
2. Hoeveel liter kooloxyd verkrijgt men, door 100 liter koolzuur, over gloeiende kool
geleid, te ontleden ? (Beide gassen gemeten bij 0° en 760 m. M.)
3. Een liter water van 4° wordt, in den vorm van damp, over gloeiende kool geleid,
en daardoor volkomen ontleed in kooloxyd en waterstof. Men vraagt 1a het volumen
van het mengsel, 2 0 de volumenverhouding, waarin de gassen daarin voorkomen en 3 0
het volumen zuurstof, dat er vereischt wordt voor de verbranding van ieder der gassen
afzonderlijk. (Alles bij 0° en 760 m. M.)
4. Hoeveel liter lucht zijn er noodig geweest voor de verbranding van 100 liter
aethyleen, indien naderhand blijkt, dat de kool van 10 liter tot kooloxyd en die van
de overige 90 liter tot koolzuur zijn verbrand?
5. In een zaal branden 25 gaspitten gedurende 5 uur. Iedere pit verbruikt 175 liter
gas per uur. De samenstelling van het gas is in volumen : 10°/° aethyleen, 40°/ ° moe
° waterstof, 8°/° kooloxyd en 2°/ ° stikstof. Wanneer er wordt verondersteld,-rasg,40°J
dat al de kool tot koolzuur verbrandt, vraagt men 1 0 het aantal cubieke meters lucht,
die voor de verbranding noodig zijn geweest, 2 0 dat van het gevormde koolzuur en
30 het gewicht van het gevormde water.
147
ZWAVEL.
Atoomgewicht S = 32. -- Moleculairgewicht S 2 en S„ -- 64 en 192. — Densiteit van
den damp met betrekking tot lucht = 2.2 en 6.6. -- Densiteit van den damp met
betrekking tot waterstof - 32 en 96.
Voorkomen in de natuur. — Zwavel komt zoowel gedegen, d. i.
in vrijen toestand, als chemisch gebonden in de natuur voor. Vooral in
vulkanische streken vindt men haar dikwijls in spleten van den bodem
in fraaie kristallen, zooals in de omstreken van Girgenti, of als een kristallijn beslag in de kraters van bijna uitgedoofde vulkanen, maar meestal
is zij in den bodem met aardachtige . bestanddeelen vermengd. In nog
werkende vulkanen, zooals voortdurend in den krater van den Vesuvius,
komt zij veelal nog gesmolten voor.
Vervolgens vinden wij haar gebonden met een tal van metalen in die
mineralen, welke men met de namen van pyrieten, kiezen, glanzen of
blenden bestempelt. Daartoe behooren loodglans, zinkblende, ijzer- en
koperkies, die allen verbindingen zijn van de genoemde metalen met zwavel. Eene aanzienlijke hoeveelheid zwavel treffen wij verder als bestanddeel aan van de sulfaten, waartoe vooral het bekende gips moet gebracht
worden, het calciumsulfaat, dat niet alleen in uitgebreide lagen in den
bodem voorkomt, maar ook opgelost in het ,zeewater wordt aangetroffen.
Eene geringe hoeveelheid komt aan waterstof gebonden voor in het onaangenaam riekende gas, dat in de zwavelwateren opgelost is. Verder
vinden wij de zwavel tot een bedrag van ongeveer 1°% in de dierlijke
stoffen, en in die stoffen uit het plantenrijk, welke voor menscheri en
dieren de grootste voedingswaarde bezitten.
Het verkrijgen van ruwe zwavel. Sicilië levert verreweg de
grootste hoeveelheid zwavel aan den handel. Dat bedrag kan men wel op
9 van al de verkregen zwavel stellen.
Het uitsmelten geschiedt daar bijna uitsluitend in c a 1 c a r o n i's , een
soort van meilers. Zwavel smelt reeds bij eene temperatuur van 114°,
en van die eigenschap maakt men gebruik, om de aardachtige bestand
waarmede zij vermengd is, er van te verwijderen. Fig. 74 stelt een-deln,
dergelijke calcaroni in doorsnede voor. Hij is gevormd uit een cilindrischen
muur, die van boven geheel open is. De bodem heeft eene sterke helling
naar de opening a, die zich in den muur bevindt, om daardoor heen de
uitgesmolten zwavel in het reservoir d te leiden. De geheele ruimte wordt
met het zwavelhoudende gesteente opgevuld, en daarenboven nog ver
boven den muur opgestapeld, zorg dragende dat men, evenals bij de ver
hout, met behulp van de groote steenblokken, vertikale kano-kolingva
schachten openhoudt, om aan het vuur de gelegenheid te geven,-lenof
148
ZWAVEL.
dat het regelmatig van boven naar beneden kan nederdalen. Het geheel
wordt met de uitgesmolten gesteenten van eene vorige keer bedekt, maar
hier en daar worden openingen overgehouden. De opening a wordt voor
steenmassa gesloten. Met behulp van brandstof steekt men-lopigdr
de bovenste laag zwavel aan, die nu langzaam blijft voortbranden, maar
voortdurend de daaronder gelegen zwavel zal doen smelten, die naar
beneden afvloeit, en zich in vloeibaren toestand tusschen de ruimten der
onderste blokken verzamelt, en van tijd tot tijd in het reservoir d vloeit,
door eene opening in het opgestapelde gesteente in a te maken. Door
den geringen toevoer van lucht daalt de verbranding zeer langzaam naar
beneden voort, en bij meilers, waarin men 800 M 3 gesteente kan opstapelen, en die gemiddeld 400000 K.G. zwavel leveren, vereischt het uit-
Fig. 74.
smelten een tijdsverloop van twee maanden. Het verlies aan zwavel door
verbranding bedraagt 30 á 40 percent.
De gesmolten zwavel wordt vervolgens in houten vormen gegoten,
waardoor men haar in den vorm van brooden verkrijgt van 50 á 60 K.G.
De ruwe zwavel is niet zuiver, maar bevat nog eenige percenten fijne,
aardachtige bestanddeelen, die mede uit den meiler zijn gevloeid. Voor
sommige doeleinden kan zij direct gebruikt worden, zooals voor de bereiding van zwavelzuur, maar voor die gevallen, waarin men haar zuiver
verlangt, moet zij geraffineerd worden.
Het vaste land van Italië levert ook een gedeelte zwavel, maar men
verkrijgt haar daar op eene geheel andere wijze. In de omstreken van
Napels b. v., waar hout als brandstof veel goedkooper is dan op Sicilië,
distilleert men meestal de zwavel uit het gesteente, en veelal in gietijze-
ZWAVEL.
149
ren ketels, die, evenals een retort, met een zijdelingsche buis zijn voorzien,
om de dampen naar een ontvanger te leiden, waar zij weder tot vloeibare
zwavel overgaan. Bij eene temperatuur van 440° wordt zwavel gasvormig,
zoodat de aardbestanddeelen in de ketels terugblijven, en van tijd tot tijd
er uit worden verwijderd, om deze op nieuw met het gesteente te vullen.
De aldus verkregen zwavel is bijna geheel zuiver, en wordt, soms in
pijpen gegoten, in den handel gebracht.
De afhankelijkheid van Sicilië en de toenemende prijzen in sommige
jaren, waardoor voorname takken van industrie werden gedrukt, zijn reeds
lang voorname redenen, dat men langs een anderen weg getracht heeft,
om zwavel te winnen uit de eene of andere verbinding. Tot nu toe wordt
dit in sommige landen ten uitvoer gebracht, door pyriet of zwavelijzer in
retorten te verhitten. Dit mineraal heeft tot formule Fe S 2 , en verliest
door die bewerking een deel zijner zwavel, en gaat daarbij zelf tot een
lager sulfide over volgens de vergelijking:
3FeS 2
_
2S±Fe3 S4
Het spreekt van zelve, dat dit alleen geschieden kan in die landen,
welke ver verwijderd zijn van Sicilië, waardoor de aanzienlijke vracht
wordt bespaard, en die dit mineraal tevens met de brandstof, steenkolen,
in hun eigen bodem bezitten. De afscheiding geschiedt volgens hetzelfde
beginsel van distilleeren in gietijzeren of steenen, conische retorten, die in
een hellende richting in ovens geplaatst zijn, om aan den damp gemakkelijk de gelegenheid te geven, door zijne meerdere zwaarte langs
een buis af te vloeien, om, in water opgevangen, tot vaste zwavel te
worden afgekoeld.
Raffineeren van zwavel. — De zuivere zwavel wordt in den handel
gebracht deels als pijpzwavel, conisch-cilindrische stukken, ter dikte van
5, en ter lengte van 20 á 30 c.M., deels als bloem van zwavel, een fijn
poeder. Het zuiveren geschiedt uitsluitend, door ruwe zwavel te distilleeren.
De toestel, dien men daartoe bezigt, bestaat vooreerst uit een gietijzeren
retort G (Fig. 7 5), die in directe aanraking is met het vuur, en naarmate
het noodig is, gevoed wordt door gesmolten ruwe zwavel uit den ketel M,
waarom heen het vuur wordt geleid, eer het in den schoorsteen komt. In
dien ketel bezinken reeds de grovere, aardachtige deeltjes, terwijl de buis,
die de gesmolten zwavel moet doen afvloeien, tot op zekere hoogte boven
den bodem uitkomt. De zwaveldamp wordt geleid in een gemetselde kamer,
waar hij zich tot een fijn, meerendeel amorph stof verdicht, dat grootendeels op den bodem nedervalt, van waar het van tijd tot tijd wordt weg
een deur, in den muur aanwezig. Wanneer evenwel de-genomdr
wanden en de bodem de temperatuur van 114° gaan bereiken, en men
dan nog voortgaat met distilleeren, smelt de aanwezige zwavel, en de
150
ZWAVEL.
dan nog overdistilleerende hoeveelheden verzamelen zich daarna eveneens als een vloeistof op den bodem, om van tijd tot tijd zijdelings
te worden afgetapt. Door uitgieten in houten vormen verkrijgt men daaruit
Fig. 75.
de pijpzwavel. Verlangt men evenwel voortdurend bloem van zwavel te
behouden, dan moet men ongeveer zes maal langzamer voortdistilleeren,
opdat de aangevoerde warmte van den damp gelijken tred houdt met
het verlies van warmte door uitstraling van de wanden naar buiten.
Physisehe eigenschappen. Zwavel is in alle aggregaatstoestanden
bekend. Beneden 114° is zij vast, helder citroengeel van kleur, zonder
smaak of reuk. Op die temperatuur smelt zij tot een licht geelbruine,
vrij bewegelijke, doorschijnende vloeistof, en gaat bij verdere verhitting
onder koking op 440 0 in een zwaar, donkerbruin gas over.
Zij is een slechte geleider voor warmte en electriciteit. 'Wanneer men
een pijp zwavel in de warme hand houdt, of in warm water dompelt,
hoort men een knappend geluid, 'en de pijp valt dan zeer gemakkelijk in
twee of meer stukken uiteen. De reden van dit verschijnsel is daarin te
zoeken, dat de buitenste laag door de warmte meer wordt uitgezet, en
dat daardoor do kristalletjes, waaruit de pijp bestaat, de torsie opheffen,
ZWAVEL
151
waaronder zij verkeerden, en een spleet in de massa doen voortplanten.
Zwavel is dimorph. -- De in de natuur voorkomende zwavel vindt
men gekristalliseerd in rhombische piramiden, die eene densiteit van 2.03
bezitten. In dien vorm verkrijgt men haar ook zeer fraai door eene oplossing in zwavelkoolstof langzaam bij de gewone temperatuur te laten
verdampen. Dien zelfden vorm neemt zij steeds aan, wanneer zij beneden 114°
kristalliseert. Laat men evenwel gesmolten zwavel, b. v. in een Hessischen
kroes, langzaam bekoelen, en neemt men nauwkeurig het . oogenblik waar,
waarop de oppervlakte bijna in haar geheel is vast geworden, stoot men
die laag door, en giet men vervolgens het nog vloeibare gedeelte dadelijk
uit, dan vindt men de, zwavel prachtig tegen de wanden van den kroes gekristalliseerd, soms in centimeters lange, doorschijnende, geelbruine, buigzame
naalden of prismen, die tot het monoklinische stelsel behooren. Dus op 114°
kristalliseert zij in een ander stelsel. Deze toestand is evenwel niet stabiel,
want na verloop van eenige uren wordt elk prisma ondoorschijnend en bros,
en, bij nader onderzoek met den mikroscoop, vindt men eene menigte
splijtingsvlakken, die niets anders zijn dan de grenzen van de vlakken van
mikroscopisch kleine, rhombische piramiden, waarin elk prisma is veranderd.
Wederkeerig wordt eene rhombische piramide bij langdurige verhitting op
114°, zonder dat er smelting mag intreden, ondoorschijnend, en verandert
dan in een tal van monoklinische prismaas. De afzonderlijke kristalvormen
worden hier dus door de temperatuur beheerscht. Bij den overgang van
den eenen in den anderen vorm wordt altijd Bene geringe hoeveelheid
warmte ontwikkeld, veroorzaakt door de beweging der deeltjes, die, hetzij
dat zij van den rhombischen in den monoklinischen vorm, of omgekeerd,
overgaan, van plaats of stand moeten veranderen. Deze plaatsverandering uit
zich in den vorm van warmte, omdat warmte niets anders is dan een meer
of min snelle beweging der moleculen, waaruit een lichaam is opgebouwd.
De densiteiten verschillen ook merkbaar, want de monoklinische prismaas hebben eene densiteit van 1.97.
Zwavel kan ook amorph zijn. — Wanneer gesmolten zwavel verder
gelijkmatig wordt verhit, b. v. in een glazen kolf, die men voortdurend
beweegt, om de warmte door de geheele massa heen steeds gelijkelijk te
verdeelen, dan neemt zij spoedig een donkerder kleur aan, verliest hare
dunvloeibaarheid, en wordt op 220° zoo dik, dat zij niet meer in beweging
kan gebracht worden. Nog verder verhit wordt zij weder dun, maar neemt
in dezelfde mate een nog donkerder bruine kleur aan, en gaat eindelijk
op 440° in gas over. Bij den teruggang der temperatuur treden weder
dezelfde verschijnselen in omgekeerde volgorde op. Wanneer men de zwavel nu in den laatsten dunvloeibaren toestand, voor dat zij gaat koken, in
koud water in een dunnen straal uitgiet, zoodat zij spoedig bekoelt, dan
is zij zacht, veerkrachtig, evenals caoutchouc. In dien toestand is zij dus
amorph. Na verloop van eenigen tijd wordt zij echter weder vast, en bezit
152
ZWAVEL.
dan weder al de eigenschappen der gewone zwavel. Zeer snel héeft die
overgang plaats door verwarming nabij 100 0, als wanneer weder een
weinig warmte ontwikkeld wordt.
Oplosbare en onoplosbare zwavel. Niet alle amorphe zwavel
vertoont daarenboven dezelfde physische eigenschappen. Wanneer men bloem
van zwavel onderzoekt ten opzichte van hare oplosbaarheid in zwavelkoolstof, dan blijkt 10 à 25 % daarin onoplosbaar te zijn, terwijl zuiver gekristalliseerde zwavel, zoowel rhombische als monoklinische, daarin geheel en al oplosbaar is. Dit zelfde verschijnsel vertoont ook de amorphe
zwavel, die men langs chemischen weg uit verbindingen heeft afgezonderd.
Ontneemt men aan H 2 S de waterstof door chloor, dan blijkt die afgescheiden zwavel in zwavelkoolstof op te lossen, terwijl de zwavel, door
ontleding van hyposulfieten- verkregen, weder onoplosbaar is. Al deze
modificaties vloeien waarschijnlijk voort uit verschillende constituties der
moleculen, wat het aantal en de rangschikking der atomen onderling betreft, waaruit zij zijn opgebouwd.
In gasvorm vertoont het molecuul zwavel ook twee toestanden. — Wanneer men de densiteit van den damp bepaalt even boven
haar kookpunt, zooals DUMAS dit gedaan heeft bij 500°, dan vindt men
dat zij 6.6 bedraagt met betrekking tot lucht, waaruit door berekening
de formule S 6 voor het molecuul wordt afgeleid. Bepaalt men evenwel
de densiteit bij hoogere temperaturen, zooals DEVILLE en TROOST gedaan
hebben bij 860 0 en 1040 0 en onlangs VICTOR en CARL MEYER bij 1560 0
dan vindt men eene densiteit van 2.2; dus bij die temperaturen wordt
het volumen van den damp drie maal grooter ; waaruit blijkt, dat alsdan
het molecuul zwavelgas uit twee atomen bestaat, en dus door S 2 moet
worden voorgesteld.
Zwavel is volkomen onoplosbaar in water, weinig oplosbaar in alcohol,
meer in aether, chloroform en benzol, maar het meest in zwavelkoolstof.
100 deelen daarvan lossen bij de gewone temperatuur 38 deelen zwavel op.
Chemische eigenschappen. -- Zwavel verbindt zich bij verhooging
van temperatuur direct met zuurstof, en verbrandt dan zoowel in lucht
als in zuivere zuurstof met een blauwe vlam steeds tot het oxyd S 0 2 ,
en neemt dus, zooals uit deze formule blijkt, een gelijk gewicht aan
zuurstof op. Dit zwaveligzuuranhydrid is gasvormig, en bezit een bekenden, prikkelenden reuk.
Verder , verbindt zwavel zich zeer gemakkelijk met chloor en phosphorus, ook met broom en jood, en bij roodgloeihitte met kool.
Zij "bezit voorts eene sterke affiniteit jegens metalen, zoo zelfs, dat
in haar damp ijzer en koper, onder sterke ontwikkeling van licht en
warmte, evenals bij de gewone verbrandingsprocessen, er zich mede verbinden.
De samenstelling van deze sulfiden komt in den regel overeen met die
,
153
ZWAVEL.
van de oxyden dier elementen, zoodat de zwavel in dit opzicht in karakter
de zuurstof evenaart.
ZUURSTOFVERBINDINGEN VAN ZWAVEL.
Tot nu toe kennen wij slechts twee oxyden in vrijen toestand, namelijk:
S 2,
S 3,
zwaveldioxyd of zwaveligzuuranhydrid, en
zwaveltrioxyd „ zwavelzuuranhydrid.
Van deze beide anhydriden worden door binding van 1 mol. water
verkregen;
S 0 2 ± H 2 0 .— H 2 S 0 3 het zwaveligzuur en
S 0 3 -}- 112 0 112 S 0 4 „ zwavelzuur.
--
Daarenboven bestaan er nog verschillende zouten, waarvan de meeste
zuren en anhydriden nog niet zijn geïsoleerd, en waarvan wij slechts één
soort zullen behandelen, namelijk de hyposulfieten of onderzwaveligzure
zouten, waarvan de algemeene formule wordt voorgesteld door:
M 2 S2 0 3 ,
waarin M een willekeurig metaal voorstelt, dat de plaats van één atoom
waterstof vervangt.
Hieruit leiden wij dus af:
voor het hypothetische onderzwaveligzuur de formule 112 S 2 03 en
„
„
„
anhydrid
„
,,
S2
02 •
ZWAVELIGZUURANHYDRID, S 0 2 .
Densiteit met betrekking tot lucht
= 2,234.
„
„
„ waterstof = 32.
Bereiding. -- De bereiding van dit anhydrid wordt weder geheel beheerscht door de vraag, of men het voor technische doeleinden moet
gebruiken, of dat men het in 't klein wenscht te bereiden, zonder op de
kosten te zien.
DOOR VERBRANDING VAN ZWAVEL. -- Het ligt natuurlijk voor de hand,
dat men dit oxyd op de meest oeconomische wijze verkrijgen kan, door
zwavel aan de lucht te verbranden. Onder welke omstandigheden dit ook
geschiedt, bij ruime of geringe toetreding, nooit vormt zich eene andere
verbinding dan deze. ,In 't groot, b. v. voor de bereiding van zwavelzuur,
of van de sulfieten, slaat men meest altijd dien weg in. De oxydatie
heeft dan plaats volgens de vergelijking:
-
S-}-O^ S02
154
ZWAVELIGZUURANHYDRID.
Het aldus verkregen anhydrid is dan steeds vermengd met al de stikstof der gebezigde lucht, en ook met afwisselende hoeveelheden onveranderde lucht, die niet met de brandende zwavel in aanraking is geweest, welke gassen evenwel voor het doel, waartoe men het noodig heeft,
niet schadelijk zijn.
Bij de zwavelzuurbereiding, zooals wij later zullen zien, wordt dit
mengsel door kunstmatige trekking uit de ovens geleid daar ter plaatse,
waar het oxyd verder moet overgevoerd worden in zwavelzuur. Wil men
op deze zelfde wijze het gas bereiden, om het door oplossingen van basen
te leiden, met het doel om die in sulfieten te veranderen, dan moet
men gebruik maken van een aspirator of van een luchtpomp, die steeds
een luchtverdunde ruimte onderhoudt boven de vloeistof, en vervolgens
den oven, waarin de zwavel wordt verbrand, in goede gemeenschap brengen met glazen buizen, die in de vloeistof reiken, om de gassen te noodzaken daardoor heen te gaan.
DOOR VERBRANDING VAN ZWAVELMETALEN. -- De meeste sulfiden der
zware metalen verbranden bij verhitting aan de lucht op zulk eerre wijze,
alsof elk element afzonderlijk is : de zwavel verbrandt tot zwaveligzuuranhydrid, en het metaal eveneens tot een oxyd.
Van deze eigenschap maakt men vooral in de zwavelzuurfabrieken gebruik, om, door verbranding van ijzerpyriet, het benoodigde S 0 2 te ver -
krijgen. De oxydatie van dit zwavelmetaal kan voorgesteld worden door
de vergelijking:
3 Fe S 2 -}- 8 0 2 6 S 0 2 -}- Fe3 04
Aangezien dit mineraal aan stukken wordt aangewend, en het aan de
oppervlakte gevormde ijzeroxyd belemmerend werkt op de toetreding
van de lucht binnen in de stukken, zal er steeds een gedeelte aan de
oxydatie ontsnappen, en dus nooit op deze wijze de theoretische hoeveelheid S 0 2 kunnen verkregen worden, daargelaten nog de vreemde bij
-mengsl,di
alle pyrieten vergezellen.
DOOR OXYDATIE VAN ZWAVEL MET GEBONDEN ZUURSTOF. - In 't klein
kan men de zwavel direct oxydeeren met behulp van de zuurstof van
sommige metaaloxyden, wier metalen dan te gelijker tijd in sulfiden overgaan. Het mangaansuperoxyd is daartoe zeer geschikt. De reactie heeft
plaats volgens de vergelijking:
Mn0 2 ±2S S 0 2 ± Mn S
Te dien einde kan men de zwavel, met het fijn gestooten superoxyd
vermengd, in een retort of kolfje verhitten. Het ontwikkelende gas kan
men dan leiden, waar men het verlangt.
TNog betere uitkomsten verkrijgt men, door de zwavel met koperoxyd
in een kolfje van moeielijk smeltbaar glas te verhitten. De aard der
reactie is dezelfde, en kan voorgesteld worden door:
ZWAVELIGZUURANHYDRID.
1.55
2Cu0±2S S0 2 ±Cu 2 S
DOOR INWERKING VAN KOPER OF KWIK OP STERK ZWAVELZUUR.
-
Meestal bereidt men dit gas . in 't klein, door fijn geknipt - plaatkoper, of
door kwik met geconcentreerd zwavelzuur in een kolfje te verhitten. Met
kwik gaat het gemakkelijker dan met koper, omdat de vloeistof daarbij
niet zoo opwelt.
Bij de inwerking van deze beide metalen op het zwavelzuur kan men
als het waarschijnlijkste aannemen, dat -de metalen eerst het zwavelzuur
reduceereu ; kwik of koper ontneemt dan aan een molecuul zwavelzuur 1
atoom zuurstof, waardoor het restant dadelijk uiteenvalt in S 0 2 en H2 0,
terwijl de oxyden, op het oogenblik hunner wording, dadelijk met een
ander molecuul zwavelzuur overgaan tot een zout, onder afscheiding van
water. Deze verklaring wordt opgehelderd. door de volgende vergelijkingen:
Hg-{-H2 S0 Hg0±H2 S03
H 2 S0 3 S0 2 -}-H2 0
HgO±H 2 SO4 HgSO 4 ±H3 0
zoo(lat alle reacties te zamen kunnen voorgesteld worden door de alge
-men
vergelijking:
Hg+2H2 SO 4 S0 2 ±HgSO 4 ±2112 0
Bij de inwerking van koper treden evenwel met zekerheid nog nevenreacties in, want er vormt zich steeds een zwart oxysulfide, waarschijnlijkk
Fig. 76.
een gevolg van de reductie van kopersulfaat door waterstof in status naseens, ontstaan door gelijktijdige substitutie van dit element door koper.
Wat de wijze van uitvoering betreft, zoo geschiedt die zeer gemakkelijk
in een glazen kolfje, zooals in fig. 76 is voorgesteld. Zoodra de tempera-
15 6
ZWAVELIGZUURANHYDRID.
tuur op eene bepaalde hoogte gekomen is, ontwikkelt er een geregelde
stroom van gas, (lat een weinig verontreinigd is met onontleed zwavelzuur
en waterdamp. Vandaar dat men wel doet, om het gas eerst te laten
strijken door een waschfleschje, waarin eene oplossing van natriumsulfaat,
welk zout, gemakkelijker dan water alleen, het medegevoerde zwavelzuur
terughoudt, en daardoor voor een deel overgaat in een zuur zout. Wil
men het eindelijk volkomen droog gebruiken, dan leidt men het daarna
nog door een buis of flesch, met chloorcalcium gevuld.
DOOR REDUCTIE VAN ZWAVELZUUR MET KOOL. - Voor vele doeleinden kan
men in plaats van koper of kwik ook houtskool gebruiken, dat, in fijn gestooten toestand, bij verwarming het sterke zwavelzuur gemakkelijk ontleedt.
De kool zal bij deze reductie zelve geoxydeerd worden tot koolzuur, zoodat bij deze bereiding een mengsel van twee gassen ontstaat, maar in vele
gevallen, waarin men het zwaveligzuuranhydrid noodig heeft, hindert dit
bijgemengde gas niet in het minst, zooals b. v. bij de bereiding der sulfieten, en wanneer men, door af koeling, het gas tot eene vloeistof wil brengen.
De reactie moet door de volgende vergelijkingen worden voorgesteld:
C4-2H 2 SO 4 2 H 2 S0 3 -}-0O 2
2H2 SO 3 2SO ±2H 2 O
zoodat de algemeene vergelijking wordt:
C -}-2H 2 SO 4 2SO 2 -}- 2H 2 O-}-CO 2
De fijngestooten houtskool wordt met het geconcentreerde zwavelzuur in
een kolfje overgoten en verwarmd, en het gasmengsel, zoo het noodig is,
op gelijke wijze van zwavelzuur en water gezuiverd.
Physisehe eigenschappen. — Onder de gewone omstandigheden is
dit anhydrid een kleurloos gas, met een prikkelenden reuk, vooral bij
geringe hoeveelheden met de lucht vermengd waar te nemen. Ingeademd
veroorzaakt het hoesten.
Pit gas kan gemakkelijk tot eene vloeistof gebracht worden door eenvoudige afkoeling met een mengsel van ijs of sneeuw en keukenzout. Het
gas wordt (Fig. 77) op de bekende wijze ontwikkeld, en vervolgens, gewasschen en gedroogd, in een kolfje geleid, dat in het koudmakende mengsel geplaatst is. Aangezien de overgang van den gastoestand in den
vloeibaren reeds plaats grijpt beneden --10°,5, zijnde het kookpunt der
vloeistof onder één atmosfeer drukking, en het mengsel van ijs of sneeuw
met keukenzout eene temperatuur van ongeveer — 20° bezit, heeft de
condensatie zonder veel moeite plaats.
Het vloeibare zwaveligzuur 1 is kleurloos, heeft eene densiteit van
)
1 ) Daar H Z S 0 3 evenals H Z C 0 3 bij de vorming dadelijk uiteenvalt in het anhydrid
en water, en wij het zuur niet afzonderlijk bezitten, laat men kortheidshalve in den
naam voor S 0 het woord anhydrid weg, evenals wij dit bij CO„ hebben vermeld.
;
ZWAVELIGZUURANHYDRID.
157
1,45, en kookt zooals wij reeds gezegd hebben bij —10°,5. Dit verschijnsel treedt spoedig op, wanneer men eene zekere hoeveelheid der vloeistof
Fig. 77.
in een glazen buisje buiten het koudmakend mengsel in de lucht plaatst.
De vloeistof verdampt zeer snel, en ontneemt daardoor aan de omgeving
een aanzienlijke hoeveelheid warmte, zoodat onder de klok van een luchtpomp een alcoholthermometer daardoor tot op 138° kan dalen. Kwik,
dat op -- 40 vast wordt, is hierdoor ook gemakkelijk in dien toestand
te brengen. Zonder behulp van een luchtpomp kan men dit ook ten uit
brengen, door een weinig van het metaal in een porseleinen schaaltje-voer
met de vloeistof te overgieten, en er met een blaasbalg een snellen
luchtstroom over heen te voeren, waardoor eveneens snelle verdamping,
en bijgevolg aanzienlijke temperatuursverlaging plaats grijpt.
In een mengsel van vast koolzuur en aether wordt het vloeibare zuur
7 6°.
vast op eene temperatuur van
Het gas is aanmerkelijk oplosbaar in water, zoodat het boven kwik moet
worden opgevangen, ingeval men het in een afgesloten ruimte verlangt.
Bij de gewone temperatuur lost water ongeveer zijn vijftigvoudig volumen er van op.
Ofschoon dit oxyd niet de hoogste
Chemische eigenschappen.
trap van oxydatie is, die van zwavel bestaat, kan men door warmte alleen
er geen zuurstof meer aan binden ; vandaar dat het niet brandbaar is.
De verbinding is evenwel zoo vast, dat brandende lichamen er in worden
uitgebluscht.
Leidt men echter een droog mengsel van zwaveligzuur en zuurstof over
verhit platinaspons, dan heeft de vereeniging wel plaats onder vorming
van zwavelzuuranhydrid, volgens de vergelijking:
2S0 2 +0 2 250 3
Zoodra evenwel zwaveligzuur, met zuurstof vermengd, gelijktijdig met
0
—
158
ZWAVELIGZUURANHYDRID.
water in aanraking is, wordt door de tegenwoordigheid daarvan de affiniteit van S 0 2 jegens zuurstof oneindig sterker, omdat de moleculen
S 0 3 , die dan gevormd kunnen worden, een buitengewoon streven bezitten,
om tot zwavelzuur over te gaan, hetgeen door de vergelijking:
2S 0 2 ±0 2 ±2H2 0
-- 2 H2SO4
wordt uitgedrukt. Eene oplossing van het gas in water, waarin nog dampkringslucht aanwezig is, zal dus. van lieverlede zwavelzuurhoudend worden; vandaar dat men bij de bereiding van eene waterige oplossing van
S 0 2 het water van te voren moet uitkoken, en men een dergelijke oplossing in geheel daarmede gevulde flesschen moet bewaren.
Die vereeniging heeft echter zeer langzaam plaats, maar eene van de
meest kenschetsende eigenschappen van het zwaveligzuur bestaat daarin,
dat het eene groote affiniteit vertoont jegens zuurstof, die slechts los in
verbindingen aanwezig is, waardoor het tot de krachtige reductiemi dd e 1 e n behoort, die wij in de chemie bezitten. Vroeger hebben wij het salpe.
terzuur leeren kennen als eene stof, die gemakkelijk zuurstof aan andere
lichamen afstaat, zoo ook hier. Vult men eene fiesch met zwaveligzuurgas,
en doet men er vervolgens een weinig salpeterzuur in, dan ziet men
dadelijk in de geheele ruimte der flesch den bekenden bruinen damp
ontstaan, en bij nader onderzoek is er zwavelzuur gevormd. Deze belang
reactie, die den grondslag uitmaakt voor de bereiding van het zwa--rijke
velzuur, kan voorgesteld worden door de vergelijking:
H2 SO 4 +2NO 2
S0 2 ±2HNO 3
=
Op gelijke wijze zien wij de sterke neiging, om in zwavelzuur over te
gaan, wanneer men het gas met een oplossing van chloor in water in
contact brengt. Die affiniteit jegens de zuurstof van het water wordt in
dit geval versterkt door het streven van het chloor, om met de waterstof
van het water zoutzuur te vormen. Wij hebben dus vooreerst:
S0 2 ±(C1 2 ±H 2 0)=S0 3 +2HCl
maar op hetzelfde oogenblik gaat elk molecuul S O dadelijk in zwavelzuur over, waardoor de beide achtereenvolgende - reacties kunnen voorgesteld worden door de vergelijking:
S0 2 ±(01 2 ±H 2 0)+H 2 0=H 2 SO 4 +2HCl
Het zwaveligzuur bezit verder de eigenschap, om verschillende organische stoffen te bleeken.
Brengt men een roode roos in een atmosfeer, waarin zwaveligzuur is,
door b. v. onder een glazen klok (Fig. 7 8) een stukje zwavel te branden,
of dompelt men haar in Bene oplossing van het gas in water, dan ziet
men de roode kleur van lieverlede verbleeken. Dit is het geval met ver
organische kleurstoffen ; de ruwe, geelachtige wol van het schaap,-schilend
ZWAVELIGZUURANHYDRID. 159
de ruwe zijde worden eveneens daardoor gebleekt. In 't algemeen worden
gele kleurstoffen uit het plantenrijk en de groene kleur , der bladeren er
niet door veranderd.
Hoe of evenwel de werking hier is, is nog met Beene genoegzame
zekerheid bekend. Voor 't meerendeel komt
de oorspronkelijke kleur weder te voorschijn,
wanneer men de gebleekte stoffen aan de lucht
droogt, of met sterke zuren, zooals zwavelzuur of zoutzuur, of met basen in aanraking
brengt. Denkelijk gaat in deze gevallen het
zwaveligzuur zwakke verbindingen aan, die
zelve kleurloos zijn. In andere gevallen, zooals
met de roode kleurstof van de roode beetwortelen of kroten, treedt de kleur nimmer
meer te voorschijn, en heeft het zwaveligzuur
denkelijk reduceerend gewerkt.
In 't groot past men deze eigenschap toe Fig. 78.
in de fabrieken van wollen stoffen, om de
geweven goederen en de garens helder wit te verkrijgen, ingeval zij niet
geverfd moeten worden. Men hangt de goederen in vochtigen toestand
in een gemetseld vertrek over houten latten, en verbrandt daarin eene
genoegzame hoeveelheid zwavel. Na de zwaveling worden zij geruimen tijd
aan den wind blootgesteld, om het overtollige zuur te verwijderen.
Ook bezit zwaveligzuur bederfwerende eigenschappen, waarvan men dikwijls gebruik maakt, om vruchtensappen, zooals bessensap, te conserveeren,
door een reep katoen, met zwavel doortrokken, brandende in de flesschen
te houden, en ze daarna te vullen. Waarschijnlijk worden daardoor de
kiemen gedood, die aanleiding geven tot het bederf.
ZWAVELIGZUUR, H2 S 0 3 .
Wanneer men eene verzadigde oplossing van het anhydrid in water bereidt bij eene temperatuur van 0°, dan vormen er zich in de vloeistof
kleurlooze kristallen, die meestal 19 % van het anhydrid en 81 % water bevatten. Door berekening kan men daaruit de moleculaire hoeveelheden
S02-á- 15 H 2 O
afleiden. Het is nog niet met zekerheid bekend, of deze kristallen het
werkelijke zuur zijn met 14 mol. kristalwater, dus door de formule:
H2 S 0 3 , 14 aq.
160
ZWAVELIGZUUR,
moeten worden voorgesteld. Bij 4 0 smelten zij weder, onder verlies van
eene zekere hoeveelheid van het gas.
Het zuur is evenwel bekend in zijne zouten. Leidt men het anhydrid,
het gas in eene oplossing eener basis, b. v. natriumhydroxyd, dan vormt
zich volgens de vergelijking:
s0 2 ±2NaOH Na 2 S0 3 ±H 2 0
natriumsulfiet, onder afscheiding van water, zoodat de constitutie dier
sulfieten kan voorgesteld worden door de algemeens formule:
M2 S 0 3 .
ZWAVELZUUR, H2 S 0 4 .
De vorming van zwavelzuur, door zwaveligzuur in aan Bereiding.
raking te brengen met zuurstof en water, gaat veel te langzaam, om
hierop eene bereiding op groote schaal toe te passen. Men moet daartoe
opzettelijk het gas oxydeeren, wat eenig en alleen door middel van salpeterzuur geschiedt, zooals wij in een vorig hoofdstuk reeds hebben aangegeven. Berekent men evenwel den prijs, waarop het zwavelzuur, ten minste
aan de grondstoffen zwavel en salpeterzuur, komt te staan (de zuurstof
uit do lucht heeft men kosteloos), dan komt men tot een hooger cijfer
dan dat, waarvoor de fabrikanten het in den handel brengen. Die tegen
wordt echter opgeheven, wanneer men bedenkt, dat het-strijdghe
restant van het salpeterzuur, de bruine damp, zonder noemenswaardige
kosten weder tot salpeterzuur kan teruggevoerd worden, waardoor als
-dane
kosten van bereiding aanzienlijk verminderen.
Het beginsel, dat in de zwavelzuurfabrieken dus zooveel mogelijk wordt
toegepast, is het volgende:
1 0. Men verschaft zich zwaveligzuurgas, door verbranding van ruwe
zwavel of van pyriet.
2°. Men oxydeert dit door salpeterzuur, uitgedrukt in de vergelijking:
S0 2 ±2HNO 3 H2 SO 4 - j-2NO 2
3°. Men ontleedt de bruine dampen van stikstofsuperoxyd met zulk
een hoeveelheid waterdamp, dat er op nieuw salpeterzuur uit ontstaat en
stikstofoxyd, volgens de vergelijking, die wij reeds vroeger bij de stik
hebben leeren kennen:
-stofverbindg
3 N 0 2 -}- H2 0
.á
2 H N 0 3 -}- N 0
4 0 . Door dit nieuw gevormde salpeterzuur laat men weder eene andere
hoeveelheid zwaveligzuur in zwavelzuur overgaan.
5 0 . De hoeveelheid stikstofoxyd, bij de ontleding onder N°. 3 verkre-
1(61
ZWAVELZUU1t.
gen, wordt met dampkringslucht geoxydeerd volgens do vergelijking :
2N0±0 2 -2NO 2
on ook deze hoeveelheid stikstofsuperoxyd met eene genoegzame hoeveel
waterdamp weder ontleed, waardoor op nieuw salpeterzuur ontstaat,-heid
dat voor de oxydatie van nieuwe hoeveelheden zwaveligzuur kan _dienen.
Vatten wij al deze reacties te zamen, dan blijkt theoretisch, (lat eene
eindige hoeveelheid salpeterzuur, steeds in tegenwoordigheid van vol
waterdamp en zuurstof, eene o n e i n d i g e hoeveelheid zwaveligzuur-doen
in zwavelzuur kan omzetten, en dat het naderhand de zuurstof der lucht
is, (lie, door het stikstofoxyd overgedragen, eigenlijk de oxydatie voortzet:
3IJ 2 SO !1 ±6NO 2
GHNO 3 ±350 2
4HNO3±2N0
GNO 2+214 2 0
411NO 3 ±2S0 2
2 H,SO 4 ±4NO 2
2NO2
2N0
-f--0,
4NO 2-}-2NO 2
6NO2
4HNO3-4-2N0
3NO 2-í-2H 2 0
4IINO 3 ±2S0, .- 211 2 SO 4 -}- 4NO 2
-}-0 2
2NO2
2N0
6NO2
4NO 2-Á-2NO 2
4HNO3-{-2N0, cnz.
6NO 2±2H 2 O
--
In de praktijk is zulk een voordeelige uitkomst evenwel nooit te bereiken, hoofdzakelijk daardoor, dat men damkringslucht gebruikt in plaats
van zuivere zuurstof, en de stikstof daarvan voortdurend moet verwijderd
worden, waardoor altijd
verlies ontstaat aan stik
aan-stofverbindg,
de reacties geen deel hebben genomen. Daarenboven lossen eenige van
die verbindingen ook op
in het gevormde, ver
zuur, en kunnen-dune
er later nooit in haar geheel weder uit verkregen
worden, tenzij met kosten, die hoogex zijn dan
haar eigen waarde.
In 't klein kan men
die reacties aantoonen in
een groote flesch of gla- Fig. 79.
zen ballon, zooals in
fig. 79 is afgebeeld. De kurk heeft vijf openingen, en laat ten eerste
11
1 2
ZWAVELZUUR.
een glazen buis door, die het zwaveligzuur aanvoert, dat ontwikkeld
wordt in het kolfje a, door inwerking van kwik of koper op zwavelzuur.
Ten tweede voert eene andere buis stikstofoxyd uit het kolfje b in den
ballon, ontwikkeld uit verdund salpeterzuur met behulp van koper. Ten
derde wordt er uit het kolfje c waterdamp eveneens in den ballon gebracht, en ten vierde is de buis d verbonden met een kleinen blaas
om lucht in te voeren. De vijfde buis e dient om de stikstof te-balg,
verwijderen.
Begint men in den ballon eerst zwaveligzuur en stikstofoxyd te brengen, dan zal dit laatste door de daarin aanwezige lucht tot. stikstofsuperoxyd geoxydeerd worden, maar door de g e r i n g e hoeveelheden waterdamp,
die met de gassen medekomen, en in den ballon zich reeds bevonden,
dadelijk ontleed worden volgens de vergelijking:
4NO 2 ±H 2 O
= 2HNO
3
±N2 0 3
Die hoeveelheid salpeterzuur oxydeert dadelijk eene daaraan beantwoordende hoeveelheid zwaveligzuur, maar door gemis aan de noodige hoeveelheid water zal het salpeterigzuuranhydrid met • het gevormde zwavel
-zuren
ontleding ondergaan, die door de vergelijking:
2112 SO 4
-}-
N2 0 3 2 (N0) ITS 0 4 -}-H2 0
wordt voorgesteld, en dus aanleiding geven, dat het mol. zwavelzuur 1
atoom waterstof tegen N 0 verwisselt. Die verbinding vormt zich dan
onder deze omstandigheden altijd als een wit, kristallijn beslag tegen den
wand van den ballon.
Maakt men nu evenwel het water aan de kook, en voert men den
damp in den ballon, dan ziet men dit beslag verdwijnen, onder ontwikkeling van bruine dampen, want in tegenwoordigheid van water is deze
verbinding onbestaanbaar, en het zwavelzuur wordt weder geregenereerd.
Bij de fabriekmatige bereiding moet men dus vooral zorgen, dat er steeds
voldoende waterdamp aanwezig is.
Wanneer nu de verschillende gassen in de juiste, betrekkelijke hoeveelheden worden aangevoerd, dan ziet men in den ballon ook geene bruine
dampen, want al de reacties geschieden in status nascens.
Uit deze beschouwingen blijkt het verder, dat men voor de zwavelzuurbereiding alle restanten van salpeterzuur bezigen kan behalve N 2 0,
daar deze verbinding met water en zuurstof nooit aanleiding kan geven
tot de vorming van salpeterzuur; vandaar dat men in een zwavelzuurfabriek gewoonlijk nog andere chemische praeparaten bereidt, waarbij
dergelijke restanten als bijproducten ontstaan, en met voordeel kunnen
gebezigd worden.
Pabriekmatige bereiding. -- Alle stoffen, die bij de fabriekmatige
ZWAVELZUUR.
163
bereiding in 't spel zijn, verkeeren in gasvormigen toestand ; dus, om
dagelijks aanzienlijke hoeveelheden te fabriceeren, zijn ruime vertrekken
noodig, waarin de gassen worden geleid.
Eene welingerichte zwavelzuurfabriek, zooals die in fig. 80 en 81 in
doorsnede is afgebeeld, bestaat gewoonlijk uit een reeks van zes kamers,
met looden platen bekleed, die zonder soldeer met behulp van de knalgasvlam aaneengesmolten zijn. Dat metaal is de eenige stof, die hiervoor gebezigd kan worden, daar het door het zuur niet sterk wordt aangetast. Zij hebben, al naar de grootte der fabriek, een gezamenlijken inhoud van ± 2000 M 3
Vooraan bevinden zich twee ovens, om de zwavel te verbranden. Van
den eenen a is ook het front en de schuif, om den luchttoevoer te regelen, zichtbaar. Boven de brandende zwavel bevindt zich in iederen oven
een kleine stoomketel, om een gedeelte van den waterdamp te leveren;
het overige wordt door een afzonderlijken ketel verschaft.
Het zwaveligzuur en de ten deele van zuurstof beroofde lucht komen
door buizen het allereerst in de kleine, eerste kamer, waarvan de inrichting zoo aanstonds zal beschreven worden. Een stoomstraal E begunstigt
den loop der gassen, die in de derde kamer in aanraking komen met
salpeterzuur, dat voortdurend uit het reservoir f over twee terrasvormige
hoogten van gebakken steen vloeit. Door de warmte, die overal in de
kamers heerscht, verdampt dit zuur, en oxydeert een deel van het zwaveligzuur. Het hier gevormde zwavelzuur verzamelt zich op den bodem, maar
is sterk met salpeterzuur vermengd, waarom men het door een looden
buis e e' weder in de tweede kamer over den bodem laat terug vloeien,
waar het met veel zwaveligzuur in aanraking komt, en dus het salpeter
verliest. - De gezamenlijke bruine dampen gaan nu met-zurgotendls
het zwaveligzuur en de lucht door de wijde buizen naar de vierde of
groote kamer, waar zij ontvangen worden door een viertal stoomstralen,
die zoowel het stikstofsuperoxyd ontleden, als de gewenschte vermenging
der gassen teweegbrengen. In deze kamer heeft het eigenlijke proces, de
op elkander volgende reacties op de grootste schaal plaats, en deze kamer
ontvangt ook het zwavelzuur uit de tweede kamer door een buis, doordat deze hooger geplaatst is. Het zwaveligzuur, dat nu in de groote
kamer niet wordt geoxydeerd, stroomt met de overige gassen naar een
vijfde, kleinere kamer, waar eveneens een paar stoomstralen de reacties
hoe langer zoo meer voleinden.
Al het zwavelzuur valt, wegens de hooge temperatuur, die overal heerscht,
niet dadelijk gecondenseerd op den bodem; vandaar dat men nu overgaat
tot de afkoeling der gassen, door ze door looden buizen te leiden, die
men met koud water voortdurend afkoelt. Een laatste stoomstraal trekt
ze vervolgens naar de laatste kamer, waarin het nu van belang is, dat de
laatste deelen S 0 2 worden geoxydeerd, en er, met het 'uittreden van de
stikstof der oorspronkelijke lucht, niets anders dan stikstofsuperoxyd mag
.
164
ZWAVELZUUR.
medegaan, omdat die stikstofverbinding alleen er nog van afgescheiden
kan worden.
Niettegenstaande de beste inrichting heeft er toch voortdurend verlies
aan stikstofverbindingen plaats, waarom er in de derde kamer voortdurend
Fig. 80.
salpeterzuur moet toevloeien, om met dat verlies evenwicht te maken.
Men laat de laatste gassen niet direct in den schoorsteen ontsnappen,
maar leidt ze eerst door een cilindervormige ruimte, die met stukken coaks
zorgvuldig is opgevuld, en waarover, uit een reservoir n, voortdurend
sterk zwavelzuur wordt uitgegoten, dat het stikstofsuperoxyd absorbeert.
Vandaar dat men de gassen nogmaals door looden buizen af koelt, eer ze
in dien coakstoren dringen, om het sterke zwavelzuur, dat hen tegenstroomt, niet te veel te verdunnen.
Zoo de bewerking goed is geregeld, mag er zooveel mogelijk alleen
stikstof in den schoorsteen 0 uitstroomen.
Het zwavelzuur, met stikstofsuperoxyd bezwangerd, dat door de openingen van den loozen bodem naar beneden druppelt, wordt dool' een
lange, looden buis geleid naar een reservoir, onder de tweede kamer geplaatst, waaruit het door stoomdruk kan opgevoerd worden naar een
ZWAVELZUUR.
165
reservoir, boven de kamer geplaatst, waaruit het verder vloeit over looden
platen, in de eerste, kleine kamer aangebracht.
De gassen, die uit de ovens treden, worden beneden bij het iiitreden in die kamer dadelijk door een stoomstraal met waterdamp vermengd
Fi g . 81.
en circuleeren om die platen heen, zooals de pijltjes in de figuur aan
waterdamp ontleedt het stikstofsuperoxyd, in het zwavelzuur-gevn.D
aanwezig, zoodat reeds hier de eerste hoeveelheden zwavelzuur gevormd
worden.
Het eoncentreeren van diet kamerzuur. -- Het zwavelzuur, in de
looden kamers verkregen, bezit zelden eene hoogere densiteit dan 1.5 en
is dus met eene aanzienlijke hoeveelheid water vermengd.
Uit den loop der beschouwingen is het gebleken, dat dit niet anders
het geval kan zijn, want gebruikt men geen voldoende hoeveelheid water, dan
worden de bruine dampen niet genoegzaam ontleed, en er vormt zich voor
verbinding, die wij bij het beschrijven van de proef-namelijkdrst
in 't klein hebben besproken, en deze zondert zich óf tegen de wanden
af, waarom men haar gewoonlijk bestempelt met den naam van k r is t a 11 e n
der 1 o 0 d e n kamers, óf zij lost in het te sterke zuur op.
166
ZWAVELZUUR.
Men moet nu overgaan tot het verdampen van die overtollige hoeveelheid water, 't welk eerst geschiedt in boden pannen, zooals in fig. 82
is afgebeeld. In sommige fabrieken, waar men alle middelen zooveel mogelijk aanwendt, om het verlies aan stikstofverbindingen tegen te gaan,
concentreert men het kamerzuur eerst in een looden bak A, waarin eene
andere, kleinere als deksel geplaatst wordt, die met tusschenschotten is
voorzien, welke in het zuur dompelen. Bij het begin der verdamping ontwijkt met het water eerst het salpeterzuur, dat door het gevormde zuur
in de kamers is opgenomen, en wat men nooit kan voorkomen. Om nu
ook dit salpeterzuur niet verloren te laten gaan, trekt men door de buis
D met behulp van een stoomstraal een stroom zwaveligzuur uit een der
ovens, voert dien over de verdampende oppervlakte naar het andere einde
.der pan, en eindelijk door de buis D' naar een der boden kamers. Uit
den eersten looden bak wordt het verder overgeheveld in den tweeden,
Fig. 82.
die geheel open is, en waarin men d e concentratie voortzet, totdat het
zuur een densiteit bezit van ruim t,7.
Verder kan het hierin niet geschieden: vooreerst omdat het metaal
wegens de stijgende temperatuur te zeer zou aangetast worden, en het
zwavelzuur daardoor te veel lood zou gaan bevatten, ten tweede omdat
het kookpunt zoo hoog zou worden, dat er gevaar voor smelten van het
metaal zou gaan ontstaan, en eindelijk omdat- er bij verdere concentratie
zwavelzuur zelf zou gaan vervluchtigen.
Daarom hevelt men het zuur nu in een platina retort af, om het door
verdere verdamping op eene densiteit te brengen van ongeveer 1,83, overeenkomende met 66 ° BEAUML De, daarbij ontwikkelde dampen, met zwavelzuur bezwangerd, worden zorgvuldig afgekoeld, en verder verwerkt.
Het heete zwavelzuur wordt nu door een langen platina hevel, die
voortdurend met koud water is omgeven, afgekoeld, en in bemande flesschen of steenen kruiken opgevangen.
ZWAVELZUUR.167
Vroeger gebruikte men glazen retorten, om het zuur te concentreeren,
daar het aanschaffen van een platina ketel toen eene aanzienlijke uitgave
veroorzaakte. Tegenwoordig vervaardigt men ze echter met minder kosten
uit iridiumhoudend platina, waardoor zij beter bestand zijn tegen het
vuur en de inwerking der zuren.
Len retort, waarmede men 60 centenaar geconcentreerd zuur in 24
uren verkrijgt, kost nu ongeveer f 6000.-Ten ' gevolge van de betere en minder kostbare bewerking van het inidiumhoudende platina zijn in sommige fabrieken de looden uitdamppannen vervangen door pannen van genoemd alliage, waardoor men het groote
voordeel verkrijgt, dat het zwavelzuur, na het verlaten van de kamers,
geen lood meer kan opnemen.
In 't algemeen moeten wij omtrent d e fabriekmatige bereiding opmerken, dat niet altijd hetzelfde aantal kamers wordt aangetroffen, en dat
men niet overal, om verschillende redenen, alle middelen aanwendt, om
het verlies aan stikstofverbindingen zooveel mogelijk te keer te gaan.
Verder, dat tegenwoordig in een tal van fabrieken, zooals ook in Nederland, veelal pyrieten worden verbrand of geroost, in plaats van zwavel,
waaruit voortvloeit, dat de kamers dan een grootex inhoud moeten hebben, omdat de gassen meer stikstof bevatten, doordat het metaal ook
geoxydeerd is geworden. Daarenboven moet men in dit geval achter de
ovens nog een afzonderlijke kamer aanbrengen, waarin geene reacties plaats
grijpen, maar die alleen dient, om het door de gassen medegevoerde stof
af te zonderen, en op den bodem te doen neervallen.
Het is eindelijk lichtelijk in te zien dat, wat de afmetingen van de
deden der fabriek betreft, daartusschen volkomen harmonie moet bestaan,
zoodat de kamers elk oogenblik juist zooveel kamerzuur moeten leveren,
als de looden pannen kunnen verdampen, en dat de platina retort nooit
wachten moet op zuur van 1,7 densiteit uit die looden pannen.
Zuivering. -- Het gewone zwavelzuur, dat in de chemische laboratoriën wordt gebezigd, is ook afkomstig uit de fabrieken. Uit den gang
der bewerking zal men wel hebben kunnen afleiden, dat dit geenszins in
zuiveren toestand verkeert. Vooreerst kan men nimmer voorkomen, dat
het lood bevat in den vorm van loodsulfaat, dat er voornamelijk in de
looden uitdamppannen in komt, daar dit zout door het sterke zuur merk
wordt opgelost. In verdund zwavelzuur is het veel minder oplosbaar,-bar
waarom er bij verdunning met water altijd een witte troebeling ontstaat.
Vervolgens zijn er meestal nog geringe hoeveelheden stikstofverbindingen
in, en zoo het door roosten van pyriet verkregen is, altijd geringe hoeveelheden arsenicum in den vorm van een zuur.
In vele gevallen nu heeft men in chemie of physica zuiver zwavelzuur
noodig, dat zooveel mogelijk vrij is van deze verontreinigende stoffen.
In die gevallen kan men meestal volstaan met het zuur te distilleeren.
168
ZWAVELZUUR.
Hieraan zijn evenwel meer bezwaren verbonden, dan bij andere vloeistoffen het geval is. Vooreerst bezit zwavelzuur een hoog kookpunt, ongeveer 325°, ten tweede bezit het eene sterke adhesie jegens glas, waardoor
de vloeistof gemakkelijk oververhit wordt, dus niet rustig voort blijft
koken, maar nu en dan groote hoeveelheden dampbellen doet ontstaan,
waardoor bijna de geheele, zware vloeistof wordt opgelicht, en de bodem
der retort dus gemakkelijk kan bezwijken. Dit bezwaar kan voor een deel
voorkomen worden door platinadraden, spiraalsgewijze opgewonden, in het
zuur te doen, van welke de dampvorming gemakkelijker uitgaat. Daarenboven heeft de ondervinding geleerd, dat het beter is, om de retort, in
een pot bijna geheel met zand omgeven, op zijde te verwarmen, waardoor
de dampvorming tegen de zijwanden plaats grijpt. Verder kan men ook
zeer geschikt een retort bezigen, die galvanisch met koper is bedekt, en
dan ook de verwarming op zij aanwenden. De ontvanger moet zeer ruim
zijn, en voorzichtig met water worden afgekoeld. De hals der retort moet
er zeer diep in reiken en, door aanwending van een drietal platinadraden
of stukken asbest, dien van den ontvanger niet raken. In alle gevallen
moet men nooit groote hoeveelheden te gelijk distilleeren, de retort
slechts voor een derde vullen, en eerst ongeveer b overhalen, en dan
van ontvanger verwisselen. In den beginne gaan eerst de meer vluchtige
onzuiverheden er uit, en vervolgens distilleert er een waterhelden, zuiver
zuur over, dat bijna voor alle gevallen bruikbaar is, waar men dit zuur
in dien toestand noodig heeft. Men distilleert zoolang, totdat er nog
ongeveer iin de retort is overgebleven.
Physisehe eigenschappen. Het gewone, geconcentreerde zwavel zuur uit de fabrieken doet zich voor als eene zware, olieachtige, reukelooze
vloeistof, veelal een weinig gekleurd door ontlede organische stoffen, die
er gedurende de bereiding toevallig in zijn gekomen, zooals strootjes,
vezeltjes hout, enz.; de densiteit is meestal niet hoogex dan 1.84. Het
heeft eenkookpunt van 325°, en kristalliseert op -- 34°.
Zoowel het zuur uit den handel, als het gezuiverde door distillatie,
bevat steeds 1' a 1 water chemisch gebonden, dat door verhitting er niet
van te verwijderen is, waarom men bij bereidingen, waarbij men bepaalde
hoeveelheden zwavelzuur noodig heeft, niet alleen op de reeds gemelde
onzuiverheden, maar ook op dat gehalte aan water rekenen moet.
Het geheel zuivere zuur, dat volkomen aan de formule beantwoordt, kan ver
worden door de bij afkoeling aangeschoten kristallen van het nog vloei -kregn
zuur af te zonderen, en die bewerking eenige malen te herhalen, waarna-bare
men eindelijk het zuivere H2 S 0 4 verkrijgt, dat reeds bij ± l0°,5 vast is.
Chemische eigenschappen. — Het zwavelzuur is niet bestand tegen
zeer hooge temperaturen. Leidt men den damp door een gloeiende porseleinen of platina buis, dan volgt er eene volkomen ontleding. Het molecuul valt geheel uiteen volgens de vergelijking:
ZWAVELZU UIt.
169
B 2 SO 4 =11 2 ±0 2 ±0
Hieraan heeft DEVILLE eene bereiding van zuurstof ontleend, door het
vloeibare zuur in een dunnen straal in een wit gloeiende platina retort
te laten vloeien, de gassen af te koelen, en daarmede gelijktijdig eene
productie te verbinden van zwaveligzuur, in water opgelost. De meer gemakkelijke bereiding van zuurstof uit kaliumchloraat is oorzaak, dat deze
methode nog niet algemeen in gebruik is.
Bij de bereiding van zwaveligzuur hebben wij reeds gezien, dat zwavelzuur onder reductie door kool, koper en kwik wordt ontleed. Vele andere
metalen oefenen een gelijken invloed uit, zooals zilver, en zelfs lood bij
langdurige verhitting. Ook ' zwavel oefent een gelijke werking er op uit,
waarbij dit element tot S 0 2 wordt geoxydeerd, naarmate het zwavelzuur
er eveneens in overgaat.
Zwavelzuur vertoont een sterke affiniteit jegens water. Vermengt men
het geconcentreerde zuur met zijn vierde gedeelte aan water, dan klimt
de temperatuur tot boven de 100 0 , en na bekoeling blijkt het volumen
minder te zijn dan de som der volumina van de beide vloeistoffen. Er
heeft hier werkelijk eene chemische vereeniging plaats gehad, en wel in
bepaalde moleculaire hoeveelheden. Verdunt men het gewone zwavelzuur
met ongeveer 18 0/o water, en stelt men het vervolgens aan eene koude
bloot beneden 0°, dan schieten er groote, hexagonale kristallen aan, die
bij nader onderzoek blijken te zijn samengesteld volgens de formule:
H 2 SO 4 , 11 2 0 .
Gaat men met de verdunning voort, en onderzoekt men het zuur, wanneer het de grootste vermindering in volumen of contractie openbaart,
dan kan zulk zuur voorgesteld worden door de formule:
H 2 SO 4 , 2H 2 0.
De waterstof dier moleculen water is echter niet te substitueeren door
metalen ; er bestaan m. a. w. geene zouten, waarvan de afgeleide zuren
tot formule moesten bezitten:
H4S05(H2SO4, 1120)
en
H6S06(H2SO4, 2H 2 0),
zoodat wij dit water als hydraatwater moeten beschouwen, evenals het
kristalwater bij vele zouten, en daarom moeten schrijven:
H 2 S 0 4 , aq.
en
H2 S 0 4 , 2 aq.
Met sneeuw of ijs vermengd, heeft de vereeniging eveneens spoedig
plaats, en als resultante van de warmte, die ontwikkeld wordt door de
binding, en die, welke ontnomen wordt, om de sneeuw of het ijs van den
vasten in den vloeibaren toestand te, doen overgaan, verkrijgt men óf ver-
170
ZWAVFLZUUK.
hooging, óf verlaging van temperatuur, dat afhankelijk is van de betrek
hoeveelheden.
-kelij
Van deze sterke affiniteit jegens water maakt men dan ook in chemie
en physica gebruik, om gassen te drogen, zooals reeds meermalen gebleken is, of om eene afgesloten hoeveelheid lucht volkomen te drogen, ten
einde daarin voorwerpen buiten aanraking met vocht te houden.
Niet alleen dat zwavelzuur die sterke affiniteit vertoont jegens water,
wanneer dit reeds gevormd aanwezig is, maar het onttrekt aan vele organische stoffen de elementen waterstof en zuurstof, in reden om water te
vormen. Brengt men b. v. een stukje hout, katoen, papier of suiker in
het geconcentreerde zuur, dan ziet men die voorwerpen spoedig zwart
worden, verkolen, en het zuur is dan met water verbonden, dat op die
wijze ontstaan is.
Bij de bereidingen van waterstof en zwaveligzuur zijn de verschillende
wijzen van ontleding van zwavelzuur door metalen gebleken. Slechts weinigen oefenen geen invloed op het zuur uit, waartoe, behalve platina, onder
de meer bekenden ook het goud moet gerekend worden.
Het zwavelzuur behoort tot de zeer sterke zuren : het ontleedt de meeste
zouten, zooals reeds bij de bereiding van salpeterzuur en koolzuur is gebleken.
Het vormt twee rijen van zouten met die metalen, wier atomen de
plaats van 1 atoom waterstof kunnen innemen, en welke zouten dus tot
algemeene formules hebben:
M 2 SO 4 en MHSO 4 .
ZWAVELZU URANHYDItID, S 0 3 .
Bereiding. — Uit de eigenschappen van het zwavelzuur zelf is gebleken,
dat het zich bij verhitting niet splitst in water en zijn anhydrid. Voor de
bereiding van dit laatste moet er dus een andere weg worden ingeslagen.
Daartoe kan men vooreerst een volkomen - droog mengsel van zwavelig
zuurstof of lucht over verhit platinaspons leiden. In 't klein is-zuren
daartoe een toestel te bezigen, zooals in fig. 83 is afgebeeld. In de
kolf a ontwikkelt men zwaveligzuur op de bekende wijze, droogt het gas,
door het door zwavelzuur te leiden, waarin eveneens een buis gedompeld is, die zuurstof of lucht aanvoert, en geleidt de beide gassen
nogmaals door een droogflesch en verder naar een glazen buis, waarin
platinaspons aanwezig is, dat door middel van een lamp wordt verhit.
Het gevormde anhydrid vertoont zich dadelijk als een witte nevel, die in
een glazen kolf, geplaatst in een koudmakend mengsel, zich tot lange,
zijdeachtige kristallen verdicht.
Verlangt men deze verbinding in meer aanzienlijke hoeveelheden te
bereiden, dan maakt men gebruik van het zoogenaamde Nordhäuser zwa-
ZWAVELZUIJRAN1[YDRID.
171
velzuur, dat men, onder omstandigheden, beschouwen kan als Bene oplossing van het anhydrid in het werkelijke zuur.
Het groote verschil in kookpunt, namelijk voor het eene 35°, en voor
het andere 325°, brengt teweeg, dat het anhydrid bij geringe verwarming
daaruit vervluchtigt.
Fig. 83.
Men verwarmt het rookende Nordhuser zwavelzuur voorzichtig in een
droge retort, en verbindt daaraan een ontvanger, die in een koudmakend
mengsel geplaatst is, en waarin zich het anhydrid verdicht. Om de bizon
der groote affiniteit jegens water kan S 0 3 wel niet anders dan in toegesmolten, glazen buizen of kolfjes bewaard worden.
Physisehe eigenschappen. — Het zwavelzuuranhydrid vormt bij de gewone temperatuur lange, zijdeglanzende kristalnaalden, wel eenige gelijkenis
vertoonende met asbest, van eene densiteit van 1.97 bij 20 0 . Het smeltpunt
is verschillend. Kort na de bereiding kan het reeds bij 12° vloeibaar
worden, maar door langdurigheid van tijd kan het smeltpunt klimmen
tot boven 100°, 't welk waarschijnlijk aan een veranderden moleculairen
toestand moet toegeschreven worden. Gesmolten, kookt het bij 35 °, en
gaat dan in een kleurloos gas over van eene densiteit van ongeveer 3.
Chemische eigenschappen. -- Dit anhydrid staat op ééne lijn met
het phosphorzuuranhydrid, wat zijne neiging betreft, om zich met water
172
NORDHä US ER ZWAVELZUUR.
te vereenigen. Zoodra de kleurlooze dampen zich in de lucht verspreiden,
vormt er zich een dikke, zware nevel van zwavelzuur:
S0 3 ±11 2 0=- 11 2 S0 !1
Een weinig, in water geworpen, veroorzaakt daarin een sissend geluid,
alsof men een gloeiend stuk ijzer in water dompelt.
ROOKEND OF NORDHAUSER ZWAVELZUUR, DIZWAVELZUUR, IT 2 S, 0 7 .
Sommige zouten, vooral die van de zware metalen, waaraan vluchtige
zuren ten grondslag liggen, vertoonen bij gloeihitte eene neiging tot
splitsing of uiteenvallen der moleculen in het anhydrid en het basisch
oxyd. Bij al de carbonaten, uitgenomen die van de alkali-metalen, kalium
en natrium, is dit verschijnsel waar te nemen. Verhit men calcium- of
kopercarbonaat, dan ontwijkt koolzuur, en de basische oxyden blijven
terug, wat door de volgende vergelijkingen wordt uitgedrukt:
Ca C 0 3 CO 2 +Ca0
Cu C 0 3 = C 0 2 ± Cu 0
Eveneens gedragen zich nu de sulfaten der zware metalen, zooals o. a.
die van ijzer, koper en zilver.
In 't groot vindt deze eigenschap toepassing voor de bereiding van het
reeds genoemde Nordhäuser zwavelzuur.
Sommige pyrieten (Fe S 2) gaan óf vrijwillig, door oxydatie aan vochtige
lucht, óf door geringe roosting in ferrosulfaat over, in 't eerste geval
onder gelijktijdige vorming van zwavelzuur, in 't andere onder ontwikkeling van zwaveligzuur, daar tot de vorming van het sulfaat slechts 1
atoom ijzer en 1 atoom zwavel noodig zijn, zooals door de vergelijkingen:
2FeS 2 -}-7 0 -I-2 H 2 O 2FeSO 4 ±2H 2 SO 4
0
FeS 2 ±3 0FeSO4±S02
0
wordt uitgedrukt. Dit ferrosulfaat of ijzervitriool wordt dan door oplossen en daarna verdampen van de vloeistof gemakkelijk in groene kristallen
verkregen, die 7 mol., kristalwater bezitten. Door verhitting kan dit water
er van afgezonderd worden. Verhit men nu dit volkomen droge zout, dan
ondergaat het eene ontleding volgens de vergelijking:
FeS0
S0 3 -}-Fe0
I)e temperatuur, die voor de ontleding noodig is, is lager dan die,
waarop het zwavelzuuranhydrid zou ontleed worden in zwaveligzuur en
zuurstof, maar het vrijgeworden basisch oxyd bezit, vooral in wordenden
NO1IDI14USEll ZWAVELZUUR.173
toestand, zulk een neiging, om zich hooger te oxydeeren tot ferrioxyd
F 2 0 3 , dat in dien zelfden toestand een gedeelte van het anhydrid dadelijk ontleed wordt, om de zuurstof te leveren, welke voor die oxydatie
noodig is. Een mol. Fe 2 03 moet dus ontstaan door samentreffen van 2
mol. Fe 0, zoodat de beide opeenvolgende reacties moeten worden voor
-gestldor
vergelijkingen:
2FeSO 4 2S0 3 ±2FeO
+2Fe0
S03±S02+ e203
S0
3
2
Er blijft dus bij die ontleding ferrioxyd terug, terwijl de anhydriden
van het zwavelzuur en van het zwaveligzuur vervluchtigen.
Men zou alzoo langs dien weg door sterke afkoeling werkelijk anhydride- zwavelzuur kunnen verkrijgen, maar in 't groot is het uiterst
moeielijk ijzervitriool geheel en al van kristalwater te berooven, zonder
begin van ontleding. Het gevolg hiervan zal dus zijn, dat er in den
beginne zwavelzuur zelf overdistilleert, door samentreffen van d e laatste
deelen H 2 0 en de eerst ontwikkelde hoeveelheden S 0 3 , zoodat men
aan 't eind der bewerking een mengsel van IJ 2 S 0 4 en S 0 3 in den
ontvanger verkrijgt. Juist met liet oog op een dergelijk mengsel bereidde
men vroeger in Nordhausen in den Hartz groote hoeveelheden hiervan,
welk Nordhäuser- of rookend zwavelzuur o. a. veel gebezigd
werd, om indigo op te lossen. Tegenwoordig is die tak van industrie
naar Bohemen verplaatst, en tracht men zooveel mogelijk eene, grootere
opbrengst te verkrijgen, door het ferrosulfaat eerst voor een deel aan de
lucht te oxydeeren tot ferrisulfaat, welk laatste zout bij de splitsing geen
Fe 0, maar Fee 0 3 achterlaat, waardoor de hoeveelheid S O 2 bij de distillatie verminderd, en de hoeveelheid S 0 3 vermeerderd wordt.
Het overgebleven ijzeroxyd draagt in den handel den naam van d o od e k o p en wordt tot poetsen en polijsten gebezigd.
Constitutie van het Nordh user zwavelzuur. — Men heeft lang gemeend, dat dit zuur niets anders is dan eene oplossing van het anhydrid in
het werkelijke zuur, vooreerst omdat het geen constante samenstelling bezit, en ten tweede omdat het reeds bij de gewone temperatuur dampen uitstoot van het anhydrid, waarom men het ook rookend zwavelzuur noemt.
De constitutie van zekere zouten leidt er evenwel toe, om het, voor
een deel althans, als een bizonder zuur te beschouwen.
Wij hebben namelijk gezien, dat het mol. zwavelzuur twee atomen waterstof bezit, die geheel of gedeeltelijk vervangen kunnen worden door
metaal. Verhit men nu een daarvan afgeleid zuur zout van kalium of
natrium, dan ontwijkt de waterstof als water volgens de vergelijkingen :
2KHSO 4 1120--K2S207
2NaHSO4=H20+Na2S207
174
NORDHaUSER ZWAVELZUUR.
Men houdt dus een zout. over, waarvan het hypothetische zuur, door
het metaal door waterstof te vervangen, tot formule moet hebben:
H 2 S 2 07,
dat zijn oorsprong kan nemen uit:
H2 S 04 ± S 0 3 ,
dezelfde stoffen, die het Nordháuser zwavelzuur samenstellen. Men ziet
verder in, dat dit zuur ook kan ontstaan door binding van 2 mol. S 0 3
met 1 mol. H 2 0, want:
2S0 3 ±H 2 0=H 2 S^0 7
Dergelijke zuren heeft men den naam van d i z u r e n gegeven, zoodat
het rookende zwavelzuur hoogstwaarschijnlijk voor een deel uit dizwavelzuur bestaat.
Bij verhitting leveren de disulfaten eveneens het anhydrid, en gaan
daarbij in gewone sulfaten over, volgens:
K 2 S 2 1-1 7 S0 3 -}-K 2 SO 4
waarom men dan ook in sommige fabrieken het rookende zuur bereidt,
door een dergelijk disulfaat te verhitten, en de dampen in gewoon zwavelzuur te leiden.
ONDERZWAVELIGZUUR H2 S 2 0 3•
,
Vorming der hyposulfieten. — Wanneer men een sulfiet of zwaveligzuurzout, b. v. van ' natrium, in water oplost, en met poeder van zwavel
kookt, dan neemt elk molecuul van het zout één atoom van dit element
op, want naderhand levert de oplossing bij verdamping fraaie, kleurlooze
kristallen, die, watervrij,
Na2 S 2 0 3
tot samenstelling hebben.
De reactie kan dus voorgesteld worden door de vergelijking:
Na2 S 0 3 ± S
Na 2 S 2 0 3
Tracht men door ontleding met een sterker zuur, b. v. zwavelzuur,
het zuur af te zonderen, dat daaraan ten grondslag ligt, dan gelukt wèl
de ontleding, maar het zuur, dat nu volgens de vergelijking:
--
Na 2 S 2 0 3 -}-H 2 SO 4 H2S203+ Na 2 SO 4
werkelijk ontstaat, valt op het oogenblik zijner wording dadelijk uiten :
de vloeistof, waarin de reactie plaats grijpt, ziet men bij geconcentreerde
oplossingen genoegzaam dadelijk troebel worden door afgescheiden zwavel, terwijl dit verschijnsel zich bij zeer verdunde oplossingen eerst na
zekeren tijd voordoet.
ONDERZWAVELIGZUUR. 175
Trekken wij nu van het zuur de afgescheiden zwavel af, dat bij
onderzoek ééne atomistische hoeveelheid blijkt te zijn:
H2 S2 03
---
S
=H
2
S0 3
dan ziet men, dat er het werkelijke zwaveligzuur overblijft, (lat eveneens
bij zijn ontstaan uiteenvalt in zijn anhydrid en water.
Dit hypothetische onderzwaveligzuur is dus niet bekend, evenmin als
zijn anhydrid, dat men verkrijgen moet door aan het molecuul van het
zuur de waterstof als water te onttrekken volgens de vergelijking:
H2 S2 0 3
--
H2 0
=S
2
02
In dergelijke gevallen, zooals ook bij het reeds behandelde koolzuur en
zwaveligzuur, zeggen wij dus, dat het alleen in zijne zouten bekend is.
Afgeleid uit al deze ontwikkelde reacties, kunnen wij alzoo de volkomen
ontleding van een hyposulfiet door een zuur voorstellen door de vergelijking:
S0 2 +S-I-H2 0±Na2 SO 4
Na2 S 9 0 3 +H2 SO 4
Gebruik der hyposulfieten. -- Vooral het natriumzout vindt eene
uitgebreide toepassing in de photographie, omdat het de eigenschap bezit,
in water onoplosbare zilverzouten gemakkelijk op te lossen, dus op die
plaatsen ze te verwijderen, waar het licht ze niet heeft ontleed. Ook
wordt het in sommige gevallen gebezigd als bederfwerend middel, zooals
bij operaties van lijken. Later zullen wij zien, (lat het eene belangrijke
rol speelt in de analytische chemie.
—
ZWAVELWATERSTOF, H 2 S.
Densiteit
„
= 1.1912
met betrekking tot lucht
„ waterstof = 17.
Vorming on bereiding. • -- Deze beide elementen laten zich zeer
moeilijk met elkander direct vereenigen. De reden hiervan moet voornamelijk daarin gezocht worden, dat de temperatuur, die noodig is, om
de verbinding tot stand te brengen, zeer nabij de temperatuur gelegen
is, waarbij de ontleding weder plaats heeft. De tegenwoordigheid van een
poreus lichaam oefent echter een voordeeligen invloed uit. Leidt men
waterstof met den damp van zwavel gelijktijdig over puimsteen, een
lichaam, dat door geen van beiden veranderd wordt, dan worden er bij
eene temperatuur van 500 vrij aanzienlijke hoeveelheden gevormd.
Eveneens verkrijgt men slechts eene gebrekkige vorming van zwavelwaterstof, wanneer men waterstofgas bij verwarming geleidt over de eene
of andere zwavelverbinding, die onder die omstandigheden daardoor blijkt
ontzwaveld te kunnen worden, hetgeen o. a. met het natuurlijke zwavel
ruw spiesglanserts het geval is:
-antimouf
0
1 6
ZWAVELWATE1tSTOF.
3H 2 ±Sb 2 S 3 3H 2 S±2Sb
Doet men een weinig van dit mineraal in een glazen buis, en leidt
men er waterstof overheen, dan heeft er bij de gewone temperatuur niet
de minste reactie plaats, maar verhit men daarop de, buis met een gasvlam, dan bemerkt men spoedig door den reuk, dat het uitstroomende
gas zwavelwaterstofhoudend is. Een stukje papier, bevochtigd met een
oplossing van een loodverbinding, b. v. loodsuiker of azijnzuurlood, zal
dan ook dadelijk zwart worden, wanneer men het met het uit de buis
stroomende gasmengsel in aanraking brengt, het zekere bewijs voor de
tegenwoordigheid van zwavelwaterstof.
De ontleding, die het zwavelantimonium hier door de waterstof onder
geheel overeenkomstigen aard, als een reductie van een of-gat,isvn
ander metaaloxyd door dit zelfde element.
De vorming en de daaruit voortvloeiende bereiding van zwavelwaterstof
geschiedt echter gemakkelijker en eenvoudiger, door bepaalde zwavelmetalen
door een zuur te ontleden.
Bij de bereiding van waterstof hebben wij gezien, dat sommige metalen, zooals ijzer en zink, het vermogen bezitten, om in de plaats te treden
van de waterstof van sommige zuren, zooals van zwavelzuur en zoutzuur,
welke reacties wij hier in de vergelijkingen:
Fe -{- H2 S 0 4 112 -{- Fe S 0 4
Fe-}-2HCl H 2 -}- FeC1 2
nog even in het geheugen willen terugroepen. Verbindt men nu van te
voren het metaal met zwavel, door ijzervijlsel in een kroes met poeder
van zwavel te zamen te verhitten, waarbij atomistische hoeveelheden zich
met elkander vereenigen, en brengt men deze verbinding Fe S met ver
zwavelzuur of zoutzuur in aanraking, dan gedraagt zich het ijzer-dun
nog eveneens, alsof het op zichzelf is ; het vervangt op gelijke wijze de
plaats van de waterstof in de beide zuren, maar in • plaats dat dit element
als gas ontwikkelt, verbindt het zich op het oogenblik zijner wording
met de zwavel, die hierbij in status nastens verkeert:
FeS±H 2 S 0 4 H 2 S-{-FeS 0 4
H2 S-{-FeC1 2
FeS-}- 2HCl
Op deze reactie berust dan ook de gewone bereiding van dit gas,
wanneer men het in de laboratoriën voor de gebruikelijke doeleinden
noodig heeft. Het in de natuur voorkomende pyriet Fe S 2 kan daartoe
niet dienen, daar deze verbinding niet door zuren wordt ontleed.
De bereiding geschiedt, wat de uitvoering betreft, met dezelfde toestellen, die bij de waterstof beschreven zijn. Het gebruik van zoutzuur is
hier veelal te verkiezen, omdat het gevormde ferrochloride gemakkelijker
in water oplosbaar is dan het ferrosulfaat.
Aangezien deze verbinding in de analytische chemie veelvuldig wordt
=
ZWAVELWATERSTOF .177
gebruikt, bezigt men voor hare ontwikkeling gewoonlijk dezelfde soort
van toestellen, die voor eene voortdurende bereiding van koolzuur in gebruik zijn. Be in fig. 60 afgebeelde toestel voldoet zeer goed aan de
vereischten, terwijl ook in vele laboratoriën een andere richting wordt
aangetroffen, zooals in fig. 84 is afgebeeld.
Deze toestel, die door de Heeren P. J. KIPP & ZOON te, Delft in den
handel is gebracht, bestaat uit een flesch, die in 't midden vernauwd is.
In den hals sluit luchtdicht een glazen buis, die bijna tot op den bodem
reikt, en van boven bolvormig is uitgeblazen. In de middelste bolvormige
ruimte worden stukjes zwavelijzer gebracht, dat bij de bereiding door
gloeiing tot eene compacte massa is
samengevloeid. Het verdunde zoutzuur
wordt, met geopende kraan, zoolang
boven in gegoten, totdat het zwavel
geheel is ondergedompeld. Het-ijzer
gas kan nu vrij door de glazen buis
ontsnappen, en geleid worden waar men
liet noodig heeft. Sluit men de kraan,
clan vindt het gas geen uitweg, verzamelt zich in do bovenste ruimte der
flesch, en drukt dus de vloeistof in
het bovenste gedeelte van den toestel
naar omhoog.
Aangezien het zwavelijzer, dat men
hiervoor noodig heeft, altijd bereid
moet worden uit ijzer en zwavel, ge-
beurt liet meestal, dat er hier en daar
in de massa stukjes van het metaal
zijn overgebleven, die aan de vereeniging met zwavel zijn ontsnapt. In de Fig. 84
werkelijkheid zal zulk een praeparaat
dus zwavelwaterstof ontwikkelen, die met waterstof is vermengd. Voor
't gewone gebruik bij de analytische chemie levert dit niet het minste
bezwaar op, omdat de waterstof in gas- of molecuultoestand indifferent
is jegens de stoffen, waarmede het mengsel in aanraking moet komen.
Verlangt men evenwel volkomen zuivere zwavelwaterstof, om b. v. de
samenstelling, de betrekkelijke hoeveelheden zwavel en waterstof te bepalen, dan kan men van geen zwavelmetaal gebruik maken, omtrent wel
samenstelling men geene zekerheid heeft. In zulk een geval moet men-ker
het gas ontwikkelen, door ontleding van bet reeds besproken zwavelantimonium uit de natuur bij verwarming met sterk zoutzuur:
Sb 2 S 3 ±6HCl
3 H^S±2SbCl.,
Het gas, met zoutzuurdampen bezwangerd, moet vooral hier goed ge.
=
12
17 8
ZWAVELWATERSTOF.
wasschen en gedroogd worden, om het in zuiveren toestand te verkrijgen.
Voor dat wij tot de eigenschappen van het gas overgaan, moeten wij
evenwel doen opmerken, dat zwavelijzer niet het eenige zwavelmetaal is,
dat met verdunde zuren door ontleding dit gas kan leveren. Evenals
kalium en natrium en nog meerdere niet alleen de waterstof substitueeren
van water, maar ook even gemakkelijk die van de zuren, zoo zullen hunne
sulfiden eveneens zwavelwaterstof leveren, als men hen met zuren in aanraking brengt. Men gebruikt ze echter nimmer, omdat hunne bereiding
met meerdere kosten gepaard gaat, en omdat zij in water oplosbaar zijn,
dus in aanraking met de zuren al te spoedig het gas doen ontwikkelen,
wat nimmer gewenscht is.
Physisehe eigenschappen. -- Zwavelwaterstof is onder gewone omstandigheden een kleurloos gas, van een zeer onaangenamen reuk, vooral
wanneer zij in niet te groote hoeveelheid met de reukzenuwen in aanraking komt, zooals b. v. het geval is, wanneer zij uit rottende eieren te
voorschijn treedt. Onder eene drukking van 17 atmosfeeren wordt zij vloeibaar bij 0°, en bezit dan eene densiteit van 0, 91. In dien toestand
verder afgekoeld tot op -- 85° wordt zij vast, en vormt dan eene witte,
kristallijne massa.
Bij de gewone temperatuur lost water ongeveer zijn drievoudig volumen er van op. Deze oplossing wordt in de analytische chemie dikwijls
gebruikt, en moet bereid worden, door het gas te leiden door goed uit
waarin geen dampkringslucht meer is opgelost, daar de-gekotwar,
zuurstof haar anders zon ontleden, zooals nader blijken zal.
Chemische eigenschappen. Daar deze verbinding uit twee brandbare elementen is opgebouwd, is zij zelve ook brandbaar ; aangestoken,
verbrandt zij met eene bleeke, blauwachtige vlam, maar wij hebben hier
met dezelfde bizonderheden te doen, als wij vroeger bij de verbranding
van de koolwaterstoffen hebben opgemerkt, dat namelijk bij geringe toetreding van lucht de waterstof zich het eerst oxydeert, en daardoor onverbrande zwavel wordt afgescheiden. Een vlam van zwavelwaterstof bevat
dus eveneens inwendig gloeiende zwaveldeeltjes, door splitsing van het
gas door de hooge temperatuur ontstaan, evenals de vlam eener kaars
gloeiende kooldeeltjes bevat.
De verbrandingsproducten zijn dezelfde, alsof de elementen op zichzelf
waren; het proces wordt door de volgende vergelijking uitgedrukt:
=
2H2 0±2S0 2
2H 2 S±3 0
0
Wanneer evenwel zwavelwaterstof met vochtige zuurstof in aanraking
komt, heeft er bij de gewone temperatuur reeds ontleding plaats, maar
dan is het alleen de waterstof, die geoxydeerd wordt, terwijl al de zwavel
wordt afgescheiden. Bij de bereiding van de oplossing van het gas in
Water hebben wij reeds hierop gewezen. Een dergelijke oplossing laat zich
ZWAVELWATERSTOF.
17 9
bij het gebruik ook nooit helder bewaren, daar de zuurstof der lucht er
steeds mede in aanraking komt. Om dezelfde reden zal het gas, in de
lucht verspreid, ook van lieverlede worden ontleed door het nooit ontbrekend watergehalte. De reactie, die hier wordt bedoeld, vindt men uit
vergelijking:
-gedruktin
2H 2 S±0 2 2H 2 0±2S
Bij het voorkomen van de zwavel in de natuur hebben wij er op gewezen, dat dit element zeer menigvuldig aan metalen gebonden voorkomt;
van zeer veel belang is het dan ook, de werking na te gaan, die dit gas
zoowel op de meeste metalen als op hunne verbindingen uitoefent.
Werking op metalen. Stelt men een zilveren munt slechts korten tijd aan den invloed van zwavelwaterstof bloot, dan ziet men de
oppervlakte spoedig met een bruin beslag bedekken, dat bij onderzoek
zwavelzilver blijkt te zijn. Onderzoeken wij door de vergelijking, wat bij
deze reactie nog meer ontstaat, dan kan het niet anders dan w a t e r s t o f
zijn, want:
H2S-}-2Ag Ag 2 S-á-H 2
Alle zware metalen, behalve goud en platina, ontleden het gas op deze
wijze, hetzij bij de gewone, hetzij bij verhoogde temperatuur; vandaar
dat men zoo mengmalen in het dagelijksch leven zilveren en koperen
voorwerpen ziet bruin worden of aanslaan, wanneer zich dit gas in de
lucht verspreidt door uitwasemingen van riolen of stadsgrachten.
Werking op metaaloxyden. -- De affiniteit der zwavel jegens de
metalen openbaart zich nog gemakkelijker bij de oxyden, want, ingeval
men daarbij eene ontleding waarneemt, wordt die begunstigd door de
groote affiniteit, die de waterstof bezit jegens de zuurstof van het oxyd,
om, beiden in wordenden toestand verkeerende, water te vormen. Richt
men b. v. slechts even een stroom van zwavelwaterstof op kwikoxyd, op
papier uitgespreid, dan wordt de roode kleur dadelijk veranderd in zwart,
die van het zwavelkwik, en uit de vergelijking blijkt duidelijk, dat hier
geen waterstof maar water gelijktijdig moet gevormd worden, want:
H2 S±Hg0 HgS-}-H 2 0
Een tal • van oxyden worden op deze wijze ontleed, wat gewoonlijk
reeds blijkt uit de kleursverandering, die zij onder den invloed van het
gas ondergaan, daar de gevormde zwavelverbindingen veelal een andere
kleur bezitten dan het oxyd zelf.
Werking op zouten. -- Wanneer men op fijngestooten loodsuiker
of azijnzuurlood eveneens een stroom van zwavelwaterstof richt, dan bemerkt men op hetzelfde oogenblik eene verandering van kleur. Het witte
poeder wordt gitzwart tengevolge vara de vorming van zwavellood, en
men bemerkt daarenboven duidelijk den reuk van azijnzuur; door deze
180
ZWAVELWATERSTOF.
ontleding is er dus, behalve het zwavelmetaal, h e t z u u r ontstaan.
Passen wij deze zelfde ontleding toe op een zout, dat bij zijne ontleding een zuur zal leveren, waarmede wij reeds hebben kennis gemaakt,
b. v. op kopersulfaat : een weinig van dit zout, in oplossing of droog,
aan den invloed van het gas blootgesteld, blijkt eveneens ontleed te worden, want het zwarte zwavelkoper treedt dadelijk te voorschijn. Plaatsen
wij de formule van dit zwavelmetaal in het tweede lid der vergelijking,
dan zal men zien, dat er niets anders dan de elementen van zwavelzuur
overblijven, die zich in status nastens dadelijk met elkander zullen vereenigen:
112S4-CUS 0 CAS... .. . .
In al die gevallen dus, waarin een zout door zwavelwaterstof ontleed.
wordt, onder afscheiding van een zwavelmetaal, moet er noodwendig een
z u u r gevormd worden.
Beproeven wij het bij ijzervitriool of ferrosulfaat, dan zullen wij zien,
dat hier geene ontleding plaats grijpt, want geschiedde dit werkelijk, dan
zou er zwavelijzer ontstaan in de onmiddellijke tegenwoordigheid van
zwavelzuur, hetgeen uit de vergelijking:
H 2 S±FeSO 4 FeS±H 2 SO 4
noodzakelijk moet voortvloeien, terwijl wij bij de bereiding van het gas
juist gezien hebben, dat de reactie wel in de andere richting plaats grijpt,
m. a. w. zwavelijzer integendeel door zwavelzuur wordt ontleed, onder
vorming van de producten, die in het eerste lid zijn aangegeven, namelijk zwavelwaterstof en ferrosulfaat.
Werking op basen. — De basen hebben hun ontstaan te danken
aan de chemische vereeniging van- een basisch oxyd met water, dus het
is te vermoeden, dat deze metaalverbindingen dezelfde ontleding zullen
ondergaan als de oxyden zelve. Stelt men dan ook blauw koperhydroxyd
aan den invloed van het gas bloot, dan treedt het zwarte zwavelkoper
dadelijk te voorschijn, en de andere verbinding, die hier gevormd wordt,
kan niets anders dan water zijn, wat uit de vergelijking noodwendig vol
-gen
moet, want:
Cu0 2 H 2 ±H 2 S CuS±2H 0
Deze ontleding ondergaan alle basen, op eene paar na, wanneer men ze
met zwavelwaterstof in contact brengt. Daartoe behooren ook de in water
oplosbare, zooals kalium- en natriumhydroxyd. Leidt men evenwel zwavel waterstof door eene oplossing daarvan, dan bemerkt men van de afscheiding van een zwavelmetaal niets, ofschoon de gasbellen werkelijk door (le
vloeistof worden geabsorbeerd. Het gevormde zwavelmetaal is dan ook in
deze gevallen evenzeer oplosbaar als de basis zelve, en kan eerst door
uitdampen van de vloeistof in vasten toestand worden verkregen.
ZWAVLLWATERSTOF.
181
De reactie wordt hier eveneens door eene overeenkomstige vergelijking
voorgesteld, want:
2KOH±H 2 S K 2 S±2H 2 0
2Na0H±H 2 S Na 2 S±2H 2 0
Wil men nu evenwel een zout der zware metalen, dat door zwavel
niet wordt ontleed, zooals een ijzerzout, toch in dier voege-watersof
ontleden, dat het zwavelmetaal als eene onoplosbare verbinding wordt
afgescheiden, dan kunnen juist deze oplosbare zwavelmetalen ons van
dienst zijn ; want men zal zien, dat, zoodra men bij de gebezigde ijzeroplossing, waarin door het doorvoeren van gas noodwendig zwavelwaterstof is opgelost geworden, slechts een druppel eener oplossing van
kalium- of natriumhydroxyd voegt, er dan op hetzelfde oogenblik zwart
zwavelijzer praecipiteert. Het opgeloste gas heeft met de toegevoegde
basis dadelijk een oplosbaar zwavelmetaal gevormd, en dit heeft met het
opgeloste ijzerzout eene wederzijdsche ontleding ondergaan, doordat de
metalen eenvoudig elkanders plaats hebben verwisseld, zooals door de
volgende vergelijking wordt opgehelderd:
K 2 S-}-FeSO 4 Fe S ± K 2 S 0 4
Hieruit ziet men dus, dat er bij deze reactie geen zuur gevormd wordt,
maar een ander zout, dat geen invloed kan uitoefenen op het afgescheiden
zwavelijzer.
Verschillende kleur der zwavelmetalen. — De onoplosbare zwavelmetalen, die wij bij deze gemelde reacties hebben zien ontstaan, waren
allen zwart van kleur. Dit is echter niet altijd het geval. Ontleedt men
een - zinkzout met een oplosbaar zwavelmetaal, dan ziet men wit zwavelzink neerslaan; mangaanzouten leveren op gelijke wijze een vleeschkleurig
zwavelmetaal, terwijl zwavelcadmium geel, en zwavelantimonium oranje is.
Toepassingen van deze ontledingen bij de analytische chemie. — Uit al deze beschouwingen vloeit dus voort:
1 0 . dat er oplosbare en onoplosbare zwavelmetalen bestaan;
2 0 . dat zwavelwaterstof uit de zouten dan alleen de metalen als zwavelmetalen afscheidt, wanneer deze bestaanbaar zijn in tegenwoordigheid
van de zuren, die dan gelijktijdig gevormd worden;
3 0 . dat die zouten, welke metalen bevatten, wier zwavelverbindingen
niet bestaanbaar zijn in tegenwoordigheid van de dan vrijwordende zuren,
ontleed kunnen worden door een oplosbaar zwavelmetaal;
4 0 . dat de zwavelmetalen verschillend gekleurd kunnen zijn.
Bij de werking op basen hebben wij gezegd, dat allen die ontleding
ondergaan op een paar na. Deze bizonderheid moet nog nader worden toegelicht. De aluminium- en chromiumzouten ondergaan door zwavelwaterstof geene de minste verandering, maar door een oplosbaar zwavelmetaal
182
ZWAVELWATERSTOF.
ziet men in de oplossing van beiden een neerslag ontstaan, dat echter
geen zwavelmetaal is, want er ontwijkt gelijktijdig zwavelwaterstof. Zondert
men daarenboven de neerslagen door filtratie van de vloeistof af, en overgiet men hen daarna met een zuur, b. v. zwavelzuur, waarin zij beiden
oplossen, dan ontwijkt er geen zwavelwaterstof.
Laten wij zien, of wij door deze gegevens den aard van het neerslag
kunnen opsporen. Wanneer er zwavelwaterstof ontsnapt, dan moet dit ontstaan zijn uit het afgescheiden zwavelmetaal; kiezen wij daartoe tot voorbeeld de ontleding van een aluminiumzout, b. v. van het sulfaat, dan zal
de oorspronkelijke reactie kunnen voorgesteld worden door de vergelijking:
3K l S±Al 2 (SO 4 ) 3 Al 2 S3 ±3K 2 SO4
maar het gevormde zwavelaluminium zal op het oogenblik zijner wording
in tegenwoordigheid van water dadelijk ontleed worden of uiteenvallen,
en wanneer dan daarbij zwavelwaterstof een der producten van ontleding
is, moet de andere verbinding uit de vergelijking zijn op te lossen : daar
er in het mol. Al e S3 drie atomen zwavel voorkomen, zullen er drie mol.
water noodig zijn, om de waterstof te leveren, zoodat aan den anderen
kant de 3 atom. zuurstof zich met het metaal tot oxyd zullen vereenigen volgens:
Al2S3
-}-3 H 2 O 3H 2 S-}-Aí 2 0 3
maar dit oxyd neemt dan verder nog water op, en scheidt zich af als
onoplosbaar aluminiumhydroxyd.
De drie reacties, die elkander dus in status nastens opvolgen, kunnen
alzoo in de volgende vergelijking gezamenlijk worden uitgedrukt:
3 K 2 S±Al 2 (SO4)3± 6H 2 O 3H 2 S-{-3K 2 SO 4
-{-
Al 2 0 6 H 6
Wij kunnen dus hieruit nog
5 0. dit leeren, dat aluminium- en chromiumzouten door oplosbare zwavelmetalen op gelijke wijze ontleed worden als door oplosbare basen zelve,
zoodat langs dezen natten weg hunne zwavelverbindingen niet zijn te bereiden.
Van deze vijf voorname gegevens trekt men nu in de analytische chemie bij het qualitatief en quantitatief onderzoek belangrijk partij; want
men zal nu al gemakkelijk inzien, dat men hierdoor de metalen in groepen kan verdeelen, wat bij het onderzoek een groot gemak oplevert; en
dat men verder dikwijls tot de kennis van leden dier groepen komen
kan, door de kleur van het afgescheiden zwavelmetaal waar te nemen.
Bij de behandeling der metalen zullen wij hierop vanzelf terugkomen.
Zwavelwaterstof is een zwaar vergif. Deze eigenschap zou men
niet vermoeden, daar, zooals bekend is, eene oplossing van het gas in
water, de zoogenaamde zwavelwateren, zelfs eene geneeskrachtige werking
183
ZWAVELWATERSTOF.
uitoefenen, en deze verbinding dus, in de maag gebracht, geen nadeel
veroorzaakt. Ingeademd, is zwavelwaterstof evenwel zóó vergiftig, dat een
paard sterft, wanneer het vertoeft in een atmosfeer, waarin slechts O,5°/
van het gas voorkomt. Het schijnt, eenmaal in de longen, zeer gemakkelijk
door de wanden der longcellen te diffundeeren, en in het bloed te worden opgenomen, waarin het, door het daarin aanwezige natriumhydroxyd,
overgaat in zwavelnatrium, dat het ijzer van de kleurstof der bloedbolletjes in zwavelijzer verandert, dus het bloed zelf desorganiseert. Men
moet dan ook zeer voorzichtig zijn in die gevallen, waar bij chemische
bereidingen of bij ophoopingen op plaatsen, waar het door ontleding van
fecaliën ontstaat, groote hoeveelheden kunnen worden ingeademd, te meer
omdat wél geringe maar niet aanzienlijke hoeveelheden zich gemakkelijk
door den reuk verraden.
Uit de eigenschappen is nu gemakkelijk een middel af te leiden, om
de lucht op die bedoelde plaatsen daarvan te reinigen : het best is eene
oplossing van ijzervitriool, met kalk vermengd.
KOOLDISULFIDL OF ZWAVELKOOLSTOF, C S 2
.
Vorming en bereiding. Uit de vorige beschouwingen heeft men
geleerd, dat de zwavelverbindingen der metalen eene overeenkomstige
constitutie bezitten als hunne oxyden, alleen met dit onderscheid, dat
het element zwavel de plaats inneemt van de zuurstof. De wijze van vorming is ook voor beide dikwijls geheel dezelfde, want men kan de meeste
oxyden en. sulfiden direct uit de elementen opbouwen. Men zal dan ook
later hoe langer zoo meer inzien, dat zwavel en zuurstof zeer veel chemische overeenkomst in hare verbindingen vertoonen, 't welk onder anderen
ook hieruit blijkt, dat kool zich bij hooge temperaturen even goed met
zwavel vereenigt als met zuurstof.
Leidt men den damp van zwavel over gloeiende houtskool, dan vereenigen
zich beide elementen met elkander, en er ontstaat een sulfide van kool
van dezelfde samenstelling als zijn oxyd, het koolzuur, namelijk C S2
In de laatste jaren heeft deze verbinding eene uitgebreide toepassing
verkregen, waardoor de bereiding uit de chemische laboratoriën is overgebracht in de fabrieken. Fig. 85 geeft eene duidelijke voorstelling, hoe
men in 't groot zwavelkoolstof verkrijgen kan. De houtskool is aanwezig
in een gietijzeren, vertikaal geplaatsten cilinder, die in een oven voort
gloeienden toestand wordt gehouden. Door de houtskool heen-dureni
.
184
ZWAVELKOOLSTOF.
reikt tot bijna aan den bodem een buis, waarin voortdurend zwavel wordt
geworpen, wier damp genoodzaakt is over de geheele, vertikale lengte met
de gloeiende houtskool in aanraking te blijven. De dampen van de gevormde verbinding worden eerst in een ballon voor een deel afgekoeld,
en daarna door een slang geleid, die steeds met koud water is omgeven,
waarna de vloeibare zwavelkoolstof in een flesch wordt opgevangen.
Bij het begin der bewerking vereenigt zich de zwavel eerst met de
waterstof en de zuurstof, die nog in de houtskool aanwezig waren; eerst
later distilleert de zuivere verbinding. Het ruwe product wordt met eene
verdunde oplossing van bijtende soda geschud, om hoofdzakelijk zwavel-
Fig. 85.
waterstof te verwijderen, en daarna opnieuw gedistilleerd, om vooral van
geringe hoeveelheden zwavel gezuiverd te worden, die met de dampen
zijn medegegaan, en aan de vereeniging zijn ontsnapt.
Physische eigenschappen. — Versch bereid en geheel zuiver, doet
zwavelkoolstof zich voor als eene kleurlooze, zeer bewegelijke vloeistof
van eene densiteit van 1.293 bij 0°, en van 1.271 bij 15°. Zij kookt bij
48°, terwijl de damp bij de gewone temperatuur reeds eene aanzienlijke
spanning uitoefent. Op de hand verdampt zij door de warmte van
't lichaam zeer snel, en brengt daarbij eene aanzienlijke koude teweeg.
In het luchtledige snel verdampt, kan zij dienen, om kwik te doen bevriezen, aangezien hare temperatuur dan tot — 60° kan dalen. Tot
nu toe heeft men zwavelkoolstof nog niet - in vasten toestand kunnen
ZWAVELKOOLSTOF.
185
overvoeren, waarom zij zeer geschikt is ter vervaardiging van thermometers voor lage temperaturen.
Zwavelkoolstof bezit voorts een sterk lichtbrekend vermogen, waardoor
zij in de physica hare toepassing vindt.
De reuk is niet onaangenaam, eenigszins aetherisch, maar na langdurigheid van tijd wordt deze alleronaangenaamst; de oorzaak hiervan ligt
nog in het duister.
Chemische eigenschappen. -- Zwavelkoolstof verbrandt reeds bij
eene temperatuur van 170°. De kleur der vlam is blauwachtig. De ver
zijn koolzuur en zwaveligzuur, zooals door de ver -brandigspoucte
-gelijkn:
CS2±3O CO2+2SO2
0
wordt uitgedrukt.
Laat men eene geringe hoeveelheid in een glas met zuurstof bij de
gewone temperatuur verdampen, en steekt men het mengsel aan, dan gaat
de verbranding met ontploffing vergezeld. Doet men dit op gelijke wijze
met stikstofoxyd, dan gaat de verbranding gepaard met een zeer sterk,
verblindend licht, dat veel chemische stralen bevat evenals magnesiumlicht, terwijl de zwavel zich daarbij gedeeltelijk afscheidt.
Toepassingen. -- Zwavelkoolstof is een uitmuntend oplossingsmiddel
voor zwavel, phosphorus, iodium, vetten, oliën, guttapercha, caoutchouc.
HALOGENEN OF ZOUTVORMERS.
Fluoor, Chloor, Broom, Jood.
De volgorde, waarin wij de vorige metalloïden hebben behandeld, is
geheel willekeurig geweest, en had voornamelijk ten doel, om het eerst
kennis te maken met die elementen en met die hunner verbindingen, welke
een groote rol in de chemie spelen, en wier kennis noodzakelijk is, om
met vrucht tot de anderen te kunnen overgaan. Wij zullen nu een viertal
elementen gaan bestudeeren, die zeer veel eigenschappen met elkander
gemeen hebben, waardoor zij als 't ware een natuurlijke familie vormen,
in dien zin, dat, indien men één lid dier familie kent, de kennis der
anderen van die van .dit ééne lid kan worden afgeleid, behoudens hier
en daar eenig verschil, meestal van physischen aard.
186
CHLOOR.
Deze vier elementen, fluoor, chloor, broom en jood, heeft men halogenen
of zoutvormers genoemd, omdat zij zich met metalen direct kunnen ver
zouten.
-enigto
De volgorde, waarin wij ze hier vernoemen, is ontleend aan de trapsgewijze verminderende affiniteit, die zij jegens de metalen vertoonen, en
tevens jegens waterstof, waarmede zij, vereenigd, de zuren vormen, waaraan
de bedoelde zouten ten grondslag liggen.
Wij zullen onze studie aanvangen met die van het chloor, als zijnde
het voornaamste lid dier familie.
CHLOOR.
Atoomgewicht Cl = 35.46. — Moleculairgewicht Cl, = 70.92. — Densiteit met betrekking tot lucht = 2.47. — Densiteit met betrekking tot waterstof = 35.46. --1 liter chloor weegt bij 0° en 760 m.M. 3.178 gram.
Voorkomen in de natuur. -- Dit halogeen komt evenmin als de
anderen in vrijen toestand voor, maar bijna uitsluitend aan metalen gebonden, en wel het meest met natrium tot keukenzout, dat niet alleen
het hoofdbestanddeel uitmaakt van de opgeloste stoffen, in het zeewater
aanwezig, maar ook in uitgebreide lagen in den bodem hier en daar
gevonden wordt, en bijna in alle wateren van den bodem wordt aangetroffen.
Bereiding. — Het keukenzout kan niet direct dienen voor de afscheiding van het element, daar wij nog geen geschikt middel bezitten, om
het metaal daaraan te onttrekken ; men moet eerst met een sterker zuur,
zooals zwavelzuur, daaruit het reeds meer besprokene zoutzuur bereiden,
dat tegenwoordig zeer goedkoop in den handel te verkrijgen is.
De meest geschikte methode is : ontleding van dit zoutzuur met mangaansuperoxyd. Brengt men deze beide stoffen bij de gewone temperatuur
bij elkander, dan heeft er verwisseling van elementen plaats, uitgedrukt
door de vergelijking:
4HCl±Mn0 2 MnCl 4 ±2H 2 0
De mangaanverbinding lost met eene donkere kleur in de vloeistof op,
maar wordt bij zachte verwarming zeer gemakkelijk ontleed in vrij chloor
en manganochloride, zooals door de vergelijking
Mn Cl4 Cl 2 ± Mn Cl2
wordt voorgesteld. Bij de voortgaande ontleding vermindert daardoor
de kleur der vloeistof, en bij gebruik van zuivere stoffen houdt men
CHLOOR. 187
eindelijk eene licht rosé gekleurde oplossing van het metaalzout over.
Aangezien de aangewende bruinsteen meestal ijzerverbindingen bevat, en
het gebezigde zoutzuur ook dikwijls onzuiver is, blijft in die gevallen de
vloeistof dan ook eene donkere, bruinachtige kleur behouden.
Eene andere bereiding, die echter om den geringen prijs van het zoutzuur zelden gebezigd wordt, bestaat daarin, dat men de waterstof van
het zuur in wordenden toestand oxydeert door zuurstof, eveneens daarin
verkeerende.
Brengt men namelijk keukenzout met zwavelzuur bij elkander, dan zal
er vorming van zoutzuur plaats grijpen, uitgedrukt door de vergelijking:
2NaC1±H 2 SO 4 2HC1±Na,SO 4
Is er evenwel mangaansuperoxyd gelijktijdig in de vloeistof aanwezig,
dan zal dit in status nascens de zuurstof leveren voor de oxydatie van de
waterstof, zoodat de afscheiding van chloor dan kan worden voorgesteld
door de vergelijkingen:
( 2 NaCl± 11 2SO4)±(Mn 0 2±H2SO4)=( 2 HC1 ±Na2SO4)±
±(0±MnSO 4 ±H 2 0)
2HCl+0 C1 2 ±H. 2 0
In 't klein doet men ter ontwikkeling van het gas den niet te fijn ge-
Fig. 86.
stooten bruinsteen in een glazen kookkolfje, en overgiet dien met sterk
zoutzuur; eene zachte verwarming op een zandbad is voldoende. Aangezien
188
CHLOOR.
het zoutzuur zelf vluchtig is, zal het gas daarmede verontreinigd zijn,
zoodat het door water moet geleid worden voor die gevallen, waarin het
noodig is, om het daarvan te zuiveren. Moet het daarenboven in drogen
toestand verkregen worden, dan moet men het gas over chloorcalcium
leiden, zooals in fig. 86 is afgebeeld.
Tengevolge van de hooge densiteit, 2.47 kan men het gas gemakkelijk
in open vaten opvangen, wanneer het uiteinde der buis op den bodem
reikt, en door zijne kennelijk groene kleur is het daarenboven gemakkelijk te zien, wanneer een vat daarmede gevuld is.
Wil men het gas evenwel boven water opvangen, dan moet men de
buis zoo hoog mogelijk in het vat laten uitkomen, zoodat het gas niet
genoodzaakt is, om als bellen, zooals bij zuurstof- en waterstof bereiding,
door de vloeistof te gaan, daar het door water aanzienlijk wordt opgelost.
Boven kwik kan men chloor niet verzamelen, omdat het zich daarmede
verbindt.
In de chemie gebruikt men dikwijls eene oplossing van het gas in
water, die men het best kan bereiden, door gebruik te maken van een
omgekeerde, glazen retort (Fig. 87).
De gasbellen, die men hierin door
het water leidt, en daarbij voor een
deel reeds oplossen, kunnen niet in
de lucht ontsnappen, maar verzamelen zich tegen den bodem der retort,
en dringen het water in den hals
terug, maar door nu en dan de
vloeistof te, schudden, verkrijgt men
eindelijk eene geelgroen gekleurde,
verzadigde oplossing, die men in
goed gesloten, zwarte flesschen tegen
werking van het licht moet beFig. 87. de
waren.
Physische eigenschappen. -Het chloor is een geelgroen gekleurd gas van een prikkelenden reuk,
en veroorzaakt, zelfs in geringe hoeveelheden met de lucht vermengd,
eene hevige aandoening en ontsteking der longen, zoodat men er niet te
voorzichtig mede kan zijn. De reden hiervan zal zich later ophelderen.
Op eene temperatuur van -- 40° wordt chloor vloeibaar onder de gewone dampkringsdrukking, terwijl het bij 15° eene drukking vereischt
van 4 atm., om in dien toestand over te gaan.
Aangezien het chloor eene bizondere neiging vertoont, om zich direct met
de metalen te vereenigen, kan men het gas niet verdichten in den toestel,
dien wij bij het stikstof hemioxyd hebben beschreven. De geschiktste methode
daartoe bestaat daarin, dat men het chloorhydraat in een gesloten glazen buis
CHLOOR.
18 9
door geringe warmte ontleedt. Stelt men namelijk Bene verzadigde oplos
chloor in water aan winterkoude bloot, dan schieten er spoedig-singva
kristallen aan, welker samenstelling door de formule Cl., 10 aq. kunnen uit
worden. Deze verbinding zondert men van (le vloeistof af, doet-gedrukt
haar in het ééne, gesloten been van een omgebogen glazen buis (Fig. 88),
blaast daarna het andere uiteinde dicht, en omgeeft
dit met een koudmakend mengsel, terwijl men het
andere been, waarin zich de kristallen, bevinden, in
een waterbad zacht verwarmt. Het chloor wordt daardoor weder gasvormig, maar wordt nu onder zijne
eigen drukking vloeibaar, en verzamelt zich als zoo- Fig. 88.
danig in het afgekoelde gedeelte.
Bij de gewone temperatuur lost 1 liter water ongeveer 2 1 / 2 liter van
het gas op.
Chemische eigenschappen. Weinige elementen vertoonen zulke
sprekende eigenschappen als het chloor; het vereenigt zich direct bijna
met allen. Jegens zuurstof, stikstof en kool is het indifferent, zoodat het
b. v. noch in de lucht noch in zuivere zuurstof verbrandt, of m. a. w.
zich met haar niet vereenigt, zoodat de bekende verbindingen met die
drie elementen langs een omweg moeten verkregen worden ; eenmaal
geïsoleerd, word en deze weder gemakkelijk ontleed, of zij ontleden vanzelf.
Het ware karakter van de geheele familie, het streven om zich met
metalen en waterstof te vereenigen, vinden wij in het chloor sterk uit
-gedrukt.
Verhouding van chloor jegens vrije waterstof. -- Vult men een
flesch met chloor, en brengt men er een waterstofvlam in (Fig. 89), door
dit gas, uit een omgebogen glazen buis tredende, eerst in de lucht aan
te steken, dan ziet men dadelijk het karakter der vlam veranderen : de
kleur wordt blauwachtig groen, het chloor vermindert, en er stijgen witte
dampen uit de flesch.
1)e waterstof, die zich in de lucht vereenigde met de zuurstof tot water, heeft zich in de flesch vereenigd met chloor, onder vorming van
zoutzuur, zooals in de vergelijking:
H 2 ±C1 2 2 H Cl
wordt uitgedrukt.
Uit deze vergelijking vloeit tevens voort, dat zich gelijke volumina der
gassen met elkander vereenigen, zoodat men de vorming van zoutzuur
eveneens kan aantoonen, door een glas op den waterbak voor de Bene helft
met waterstof en voor de andere helft met chloor te vullen, en dan het
mengsel aan te steken. De vereeniging heeft dan plaats onder ontploffing.
Niet alleen dat de verbinding door warmte kan tot stand gebracht
worden, maar ook door chemische stralen, die o. a. in aanzienlijke hoe-
190
CHLOOR.
veelheid in de directe zonnestralen, maar ook in het diffuse zonlicht aan
zijn. Een mengsel dier beide gassen, in het duister bewaard, zal-wezig
een mengsel blijven, maar zoodra het door sterk zonlicht wordt beschenen,
volgt de vereeniging onmiddellijk onder ontploffing. In het diffuse daglicht
geplaatst, is er een zekere tijd noodig, om de verbinding tot stand te
Fig. 89.
brengen, hetgeen men aan de vermindering der kleur gemakkelijk kan
ontwaren. Aangezien hier geen vermeerdering of vermindering van volumen plaats grijpt, zooals in de vergelijking is te lezen, zal het gevormde
zoutzuurgas dezelfde spanning als het mengsel blijven uitoefenen.
Wanneer men over geen sterk zonlicht kan beschikken, is de vereeniging door chemische stralen het gemakkelijkst tot stand te brengen door
het licht van verbrandend magnesiumdraad. Daartoe vult men op den
waterbak een aan 't eene einde gesloten buis van sterk, helder glas, ter wijdte
van 2 á 5 en ter lengte van ongeveer 15 c.M., met het gasmengsel, sluit
haar, onder water, met een guttapercha prop, bevestigt haar vervolgens
in een houder, en ontsteekt op geringen afstand een magnesiumdraad,
waarna de ontploffing na eenige seconden volgt.
Verhouding van chloor jegens gebonden waterstof. --- Niet
alleen dat chloor eene sterke affiniteit vertoont jegens vrije waterstof,
maar wij zien dit ook in zeer veel gevallen, wanneer dit element reeds
in verbindingen aanwezig is.
CHLOOR.
191
Bij de behandeling der koolwaterstoffen hebben wij er één als voorbeeld
nader leeren kennen, het zwaar-koolwaterstof of aethyleen. Deze verbinding wordt door chloor gemakkelijk ontleed, wanneer men het mengsel
der beide gassen met een brandend voorwerp nadert. Al de waterstof
gaat in zoutzuur over, en de kool scheidt zich af, daar dit element noch
in vrijen, noch in wordenden toestand zich met het chloor vereenigt.
Uit de vergelijking:
C,H 4 ±2 C1 4HCl+2 C
C1
lezen wij, dat wij dus voor die ontleding een willekeurig glas voor
met chloor, en voor - met aethyleen moeten vullen. Daartoe vult men
het glas tot de vereischte hoogte op den waterbak eerst met chloor, en
voegt er dan s p o e d i g uit een ander glas het aethyleen bij, omdat de
beide gassen zich anders tot de bekende, olieachtige verbinding zouden
vereenigen. Men sluit daarna het glas met een glazen plaat, neemt het
uit den waterbak, en steekt het mengsel bij het verwijderen der plaat
spoedig aan. Men ziet alsdan een rosse vlam statig naar beneden dalen,
onder afscheiding van eene aanzienlijke hoeveelheid fijne, zwarte kool, die
zich voor een deel in de lucht verspreidt, en voor een ander deel aan
de wanden van het vochtige glas blijft kleven. Door deze proef verkrijgt
men omtrent de constitutie van deze koolwaterstof weder een helderder
inzicht.
Wil men een ander sprekend voorbeeld, waarbij dezelfde reactie plaats
grijpt, maar zonder aanwending van warmte, dan bevochtigt men een reep
papier met terpentijnolie, en doet dien in een groot glas, gevuld met
chloor. De ontleding treedt dadelijk in, zichtbaar aan de afscheiding der
zwarte kool, terwijl de warmte, hierbij ontwikkeld, veelal het papier doet
vlam vatten.
Bij de behandeling van zwavelwaterstof is gebleken, dat de waterstof
in deze verbinding niet al te sterk gebonden is aan het zwavelatoom. Het
is dus te vermoeden, dat chloor dit gas ook zal ontleden, wat ook werkelijk het geval is. De reactie wordt uitgedrukt door de vergelijking:
H 2 S ± Cl 2 2 H Cl ± S
Chloor als bleekmiddel. — Uit deze beide voorbeelden zien wij, dat
chloor, door onttrekking van waterstof onder vorming van zoutzuur, de moleculen dier verbindingen uiteen doet vallen. Eveneens gedraagt het zich jegens
de meeste lichamen, die waterstof bevatten, zooals duidelijk aan kleurstoffen
is op te merken. Doet men namelijk een weinig chloorwater bij oplossingen
van indigo, lakmoes, gewone schrijfinkt, aftreksels van verf houten, enz.
dan verdwijnen de kleuren ; de moleculen dier kleurende bestanddeelen
worden in de meeste gevallen op overeenkomstige wijze door het chloor
192
CHLOOR.
ontleed, maar aangezien zij nog andere elementen dan kool bevatten, scheidt
zich dit element niet in vrijen toestand af, maar verbindt het zich met
de overige restanten.
In 't groot past men deze werking toe bij het bleeken van p 1 a n ta a r d i g e vezelstoffen, zooals katoen en linnen, evenals wij gezien heb
dat zwaveligzuur voor het bleeken van d i e r 1 ij k e vezelstoffen wordt-ben
aangewend. Later zullen wij zien, dat voor dezen voornamen tak van
industrie het chloor op eene andere wijze wordt bereid.
Het is tevens duidelijk, dat er tusschen deze beide wijzen van bleeken een
groot verschil bestaat. Bij het bleeken met zwaveligzuur heeft er veelal
eene vereeniging van de kleurende bestanddeelen daarmede plaats, onder
vorming van kleurlooze verbindingen, die echter weder gemakkelijk ontleed worden, zoodat gebleekte wol b. v. onder het gebruik hare oorspronkelijke kleur weder terugkrijgt, terwijl chloor de kleurende bestanddeelen
ontleedt, en dus wit, gebleekt katoen nooit weder zijn vorige kleur zal
terug krijgen, maar wit zal blijven, zooals de ondervinding ook leert.
Ontleding van water door chloor. --- In 't duister zal chloor
niet ontleed worden, waarom wij bij zijne bereiding hebben aanbe--water
volen, het in zwarte flesschen te bewaren. Blijft het evenwel blootgesteld
aan het directe of het diffuse zonlicht, dan zullen de chemische stralen
de ontleding tot stand brengen, en, behalve zoutzuur, vrije zuurstof
doen ontstaan, zooals door de vergelijking:
._
01 2 ± H 2 0 ._ 2 H Cl ±0
wordt uitgedrukt.
Het best kan men deze ontleding proefondervindelijk aantoonen, door
een omgekeerde retort, met chloorwater tot aan den bodem geheel, en in
den hals ten deele daarmede gevuld, in denzelfden stand zooals in fig. 87
is te zien, gedurende eenige dagen aan het directe zonlicht bloot te
stellen. De zuurstof vindt voor 't grootste gedeelte geen uitweg, om in
de lucht te ontsnappen, en verzamelt zich van lieverlede boven de vloei
tegen den bodem der retort, en kan naderhand bij genoegzame hoe--stof
veelheid aan hare eigenschappen herkend worden, door haar in den hals
over te brengen, nadat men dien eerst geheel met water heeft aangevuld,
en met den vinger gesloten.
Chloor als indirect oxydatiemiddel. --- Zelfs door het sterkste zon
beschenen, zal eene oplossing van chloor in water toch betrekkelijk-licht
langzaam daardoor ontleed worden. Voegt men er evenwel de eene of
andere verbinding bij, die gemakkelijk voor oxydatie vatbaar is, dan wordt
de affiniteit begunstigd : de zuurstof, in atomen uittredende, oxydeert
dan de aanwezige zelfstandigheid.
Wij zullen deze belangrijke wijze van oxydeeren, die, in de analytische
chemie vooral, een groote rol speelt, door eenige voorbeelden nader toelichten.
193
CHLOOR.
Wij hebben. `vroeger gezien, dat S 0 2 zeer gemakkelijk door salpeterzuur
wordt geoxydeerd tot H, S 0 4 (S 0 3 + H i 0); even gemakkelijk en even
snel geschiedt dit door chloor in tegenwoordigheid van water.
Leidt men zwaveligzuurgas in chloorwater, dan ziet men van lieverlede
de kleur der vloeistof verdwijnen, en men verkrijgt als resultanten der
reactie : zoutzuur en zwavelzuur, 't welk door de volgende vergelijkingen
wordt toegelicht:
S0 2 ±C1 2 ±H 2 O S03 ±2HCl
S0 3 ±H 2 O 112 0 4
zoodat de beide reacties, die elkander dadelijk opvolgen, uitgedrukt kunnen worden door de algemeene vergelijking:
S0 2 -f-C1 2 ±2H 2 O H l SO 4 ±2HCl
De sulfieten ondergaan eveneens die oxydatie, zoodat een dergelijk
zout, in water opgelost, door chloor overgaat in een sulfaat, zooals de
vergelijking, toegepast op het natriumzout, duidelijk doet zien, want:
Na 2 S0 3 ±C1 2 --^- H 2 0 Na,SO 4 ±2HCl
Toepassing daarvan tot het ontehloren. -- Wanneer in katoen
papierfabrieken, in 't eene geval het katoen, en in 't an--blekrijn
dere de papierpap door chloor zijn gebleekt, is men nimmer in staat de
overtollige hoeveelheid chloor, die men steeds aanwendt, volkomen te ver
stoffen nog zoo langdurig met water uit. Die-wijdern,alschtm
geringe hoeveelheden chloor, welke in de vezels terugblijven, zouden haar
door langdurigheid van tijd aantasten, en daardoor de daaruit vervaardigde stoffen onsterk maken. Om nu op eene gemakkelijke, spoedige en
onschadelijke wijze die teruggebleven hoeveelheden te verwijderen, voegt
men bij het afwaschwater een weinig van een sulfiet of zwaveligzuurzout;
noch het gevormde sulfaat, noch het weinigje zoutzuur zullen daarna op
die stoffen hinderlijk inwerken. Men noemt om die reden een dergelijk
zout antichloor.
Verdere voorbeelden tot toelichting. --- Van het element arsenicum zijn twee anhydriden bekend, As t 0 3 en As, 0 5 . Het eene gaat door
deze wijze van oxydeeren dadelijk in het andere over, wat door de vol
-gend
vergelijking wordt toegelicht:
As 2 0 3 ±2 Cl ±2 H 2 O As, 0 5 +4H Cl
C1
Met de, overeenkomstige phosphorusverbindingen is dit eveneens het
geval, zooals ook door de volgende vergelijking wordt uitgedrukt:
P2 03
+
2
C1 + 2 H 2 0 P 2 0 5 ± 4 H Cl
Cl
a
Op sommige metaalverbindingen kan dezelfde wijze van oxydeeren wor13
194
CHLOOR.
den toegepast, wanneer, zooals met ijzer het geval is, er twee basische
oxyden bekend zijn, die elk de daaraan beantwoordende of afgeleide zouten vormen. De zouten, waaraan Fe 0 ten grondslag ligt, gaan gemakkelijk daardoor over in die, welke van Fee 0 3 worden afgeleid, want:
2Fe0±Cl,+H 2 0 Fe 2 0 3 ±2HCl
Werking op metalen. Het streven van chloor, om zich met metalen te vereenigen, is dikwijls zoo sterk, dat de vereeniging met dezelfde
licht- en warmteverschijnselen gepaard gaat als bij de verbranding of
vereeniging met zuurstof. Een stukje kalium, in een glas met droog
chloorgas geworpen, ontvlamt, en verandert in eene witte stof, het chloride van het metaal, volgens de vergelijking:
2K±C1 2 2 K Cl
Op gelijke wijze verandert natrium, in een glazen buis verwarmd, in
keukenzout, wanneer men er gelijktijdig een stroom van droog chloorgas
overheen leidt. Ook de zware metalen, zooals koper en ijzer, vereenigen
zich, vooral bij verwarming, zeer gemakkelijk met dit element.
Bij de verhouding van de metalen jegens zuurstof hebben wij gezien,
dat er eenigen onder hen zijn, die zich niet direct daarmede vereenigen,
die dus in de lucht nimmer roesten, zooals kwik, zilver, goud en platina.
Wanneer men evenwel echt bladgoud in chloorwater brengt, ziet men het
metaal voor het oog verdwijnen, en de geelgroene kleur der vloeistof
veranderen in eene fraai gele; men heeft eene oplossing van goudchloride
verkregen.
Verhouding jegens sommige metalloïden. Bij de algemeens
eigenschappen van het chloor hebben wij reeds vermeld, dat het zich niet
direct met zuurstof, stikstof en kool verbindt, daarentegen vereenigt liet
zich met de meeste overige metalloïden zelfs zoo sterk, dat er dikwijls
licht en warmte bij wordt waargenomen. Poedervormig arsenicum en antimonium, in chloor geworpen, vertoonen een vuurregen. Phosphorus en
zwavel verbinden er zich mede bij de gewone temperatuur, zoodat hieruit
voortvloeit, dat, wanneer er bij de ontleding van zwavelwaterstof door
chloor een overmaat hiervan wordt gebruikt, de afgescheiden zwavel tot
chloorzwavel zal overgaan.
195
CHLOORWATERSTOFZIJUR OF ZOUT ZUUR.
Moleculairgewicht H Cl = 36.46. -- Densiteit met betrekking tot lucht = 1.255. —
Densiteit met betrekking tot waterstof = 18.23. --- 1 liter zoutzuurgas weegt bij
00 en 760 m. M. 1.632 gram.
-
Voorkomen in de natuur. — Dit zuur wordt alleen aangetroffen
in de gassen, die door werkende vulcanen in de lucht worden uitgestooten, en in de wateren, welke daarmede in gemeenschap staan, zooals
de Rio Vinagre in Amerika, waarvan het water ongeveer 0.002°/o zout
-zur
bevat.
Bereiding. Ofschoon zoutzuur direct uit zijne elementen is op te
bouwen, en dikwijls gemakkelijk gevormd kan worden, door de eene of
andere waterstofverbinding door chloor te ontleden, volgt men voor de
eigenlijke bereiding steeds een veel eenvoudiger en tevens veel voordeeliger weg, namelijk: ontleding van . een chloormetaal met een sterker, niet
vluchtig zuur. Ofschoon alle oplosbare chloormetalen zonder onderscheid
daartoe te bezigen zijn, gebruikt men uitsluitend het natriumchloride
of keukenzout, dat in den vorm van klip- of steenzout in het groot
het goedkoopste materiaal levert. Als zuur bezigt men uitsluitend zwavelzuur.
In het klein slaat men denzelfden weg in, als bij de bereiding van salpeterzuur. De betrekkelijke hoeveelheden zout en zuur zijn uit de vol
vergelijking af te leiden:
-gend
Na Cl+H 2 S 0^ H Cl + Na H S 04
Bij de bereiding in het klein uit gewoon keukenzout is het raadzaam,
om het zwavelzuur van te voren met een vijfde gedeelte water te ver
eerst na volkomene bekoeling bij het zout te voegen,-dune,ht
omdat anders de gasontwikkeling in den beginne te hevig is. Ook doet
men zulks niet eerder, dan wanneer de geheele toestel in elkander is
gezet.
Verlangt men het zoutzuur als gas in drogen toestand boven kwik op
te vangen, dan verbindt men de glazen buis, die het gas uit de kolf
voert, met een droogtoestel, gevuld met chloorcalcium. Verlangt men
echter eene oplossing van het gas in water te maken, dan dient de inrichting, zooals in de figuur is voorgesteld. De eerste flesch bevat eene geringe hoeveelheid water, om het zwavelzuur, dat mechanisch is medegevoerd, terug te houden. De tweede bevat zooveel water, als men keukenzout
heeft gebezigd, terwijl de buis niet dieper dan een centimeter er in moet
reiken, omdat de waterige oplossing eene grootere densiteit bezit dan water
196
ZOUTZUUR.
zelf, en zij van het begin af aan naar den bodem valt, gemakkelijk waar te
nemen door het verschillend lichtbrekend vermogen van water en van de
oplossing van het zuur. Daardoor blijft het gas dus steeds met water in
aanraking, dat nog niet geheel daarmede verzadigd is. l)e derde flesch
kan des noods gemist worden, maar heeft toch liet nut, om, wanneer de
Fig. 90.
tweede flesch het gas niet meer absorbeert, het dan nog ontwikkelende
gas op te lossen.
In den beginne wordt eerst de lucht uit den toestel gedreven, de gasbellen worden hoe langer zoo kleiner, en eindelijk door het water in
haar geheel opgenomen. Aangezien het gas tot den vloeibaren toestand
overgaat, en er zelfs eene verbinding met water wordt gevormd, wordt
er veel warmte ontwikkeld, zoodat het raadzaam is bij eene snelle ontwikkeling de middelste flesch .door koud water af te koelen. De open
glazen buizen, die hier nog zijn aangebracht, dienen om, bij het ophonden der gasontwikkeling, te verhoeden dat de vloeistoffen, door de snelle
oplossing van het gas, niet van de eene flesch in de andere zouden overvloeien, en eindelijk in de heete kolf zouden terecht komen. Vangt men
het gas in water op, in een gewone, eenhalzige flesch aanwezig, dan is
het raadzaam in een tweede opening van de caoutchouc stop van de kolf
een Weltersche veiligheidsbuis met kwikafsluiting te plaatsen, waardoor
de, mindere druk van binnen, door liet mogelijk terugstijgen, telkens hersteld zal worden door inlating van lucht,
ZOUTZUUR.197
Bereiding van het gas door verwarming der waterige oplos
Wanneer men het zoutzuur als gas noodig heeft, kan dit met-sing.—
voordeel en gemak verkregen worden, door in een kolfje het gewone zout
handel te verhitten. De vloeistof verliest spoedig een ge--zurvande
deelte van haar gas, dat voor de meeste doeleinden zuiver genoeg is.
Bereiding in het groot. — In de fabrieken wordt dit zuur zelden
opzettelijk bereid, daar het bij de sodafabrikatie steeds in enorme hoeveelheid als afval gewonnen wordt, waardoor het in den handel dan ook
tegen buitengewoon lagen prijs te verkrijgen is.
Men ontleedt in die inrichtingen het ruwe steenzout met het kamer
daarvoor geschikte ovens, met het doel om het normale natrium--zurin
sulfaat te bereiden. De grootere hitte, die men daar kan aanwenden,
maakt de vorming van het normale zout mogelijk, zooals die in de beide
volgende vergelijkingen wordt uitgedrukt:
2 Na C1-f-H 2 S 0 4 H Cl± Na HS 0 4 ±Na Cl
HCl+Na 2 SO 4
NaHS 0 4 ±NaCl
=
Bij de fabriekmatige bereiding der soda zullen wij hierop terugkomen.
Phyrsische eigenschappen. Het zoutzuur is bij de gewone tem
een kleurloos gas, van een bizonden prikkelenden reuk. Onder-peratu
eene drukking van 40 atmosfeeren wordt het vloeibaar, maar tot nu toe
heeft men het nog niet in vasten toestand kunnen brengen.
Bij de bereiding van de waterige oplossing is gebleken, dat het zeer
gemakkelijk in water oplosbaar is. 1 liter water lost bij 0° 500 liter van
het gas op ; bij de gewone temperatuur een weinig minder.
De oplossing geschiedt zoo snel, dat een glas, met het gas gevuld, met
het open einde in water geplaatst, bijna even spoedig hiermede gevuld
wordt als ware het luchtledig.
Chemische eigenschappen. — Laat men het gas in de lucht uitstroomen, dan vormt het een nevel, aangezien het zich dadelijk met het
daarin aanwezige water verbindt tot een stof, die bij de gewone temperatuur niet vluchtig is.
De bij 09 verzadigde oplossing in water bezit eene densiteit van 1.21
en rookt sterk aan de lucht, door voortdurend verlies van gas. Zij bevat
dan bijna 40% zoutzuur opgelost. Verhit men dit waterige zuur, dan
ontwijkt eene groote hoeveelheid van het gas, terwijl de temperatuur der
vloeistof voortdurend klimt, totdat zij op 110° stationnair blijft. Koelt
men dan het overdistilleerende af, dan verkrijgt men een verdund zuur
van 20.2 1/o en van eene densiteit van 1.1, dat een hydraat is, samengesteld volgens de formule:
H Cl, 8 aq.
Voor chemische doeleinden gebruikt men meestal eene sterke oplossing
198
ZOUTZUUR.
in water, die in zuiveren toestand een kleurlooze vloeistof is, van een
zeer sterk zuren smaak, en sterke reactie jegens lakmoes.
In de inleiding der halogenen hebben wij er op gewezen, dat deze
elementen met metalen zich direct verbinden tot zouten. Dit voorname
streven vinden wij terug, wanneer zoutzuur met metalen, basen of basische oxyden in aanraking komt.
Alle metalen, die het water bij gewone of verhoogde temperatuur ontleden, oefenen op zoutzuur denzelfden invloed uit; bij de waterstof bereiding hebben wij daarvan reeds partij getrokken. Bij deze reacties zal dus
altijd, behalve het chloormetaal, daarenboven waterstof ontstaan, zooals
door de volgende vergelijkingen wordt toegelicht:
2 Na+2HCl 2NaCl+H 2
Zn±2H Cl= ZnC1 2 ±H 2
Wanneer een metaaloxyd door zoutzuur wordt ontleed, zal er noodwen
behalve het chloormetaal, water moeten gevormd worden, zooals-dig,
door een paar vergelijkingen kan voorgesteld worden:
Cao-}-2HC1 Ca Cl ±H 2 0
Hg0±2HCl HgCl 2 ±H 2 0
en aangezien de basen haar ontstaan te danken hebben aan de vereeniging
van een basisch oxyd met water, zullen deze door ontleding met zout zuur dezelfde producten leveren, met dit onderscheid, dat een dubbele
hoeveelheid water naast het chloormetaal zal worden afgescheiden, zooals
uit het volgende blijkt:
Ca0 2 H 2 +2.HC1 CaC1 2
-}-
2H 2 0
Koningswater. -- Het goud, de koning der metalen, zooals het door
de alchimisten werd genoemd, is onoplosbaar in alle bekende zuren : in
zwavelzuur, zoutzuur, salpeterzuur, enz. blijft het onveranderd. Door
chloor, bromium en iodium wordt goud evenwel aangetast. Brengt men
echter het metaal in een mengsel van zoutzuur en salpeterzuur, dan
wordt het zeer spoedig opgelost tot chloorgoud, Au C1 3 . Om die reden
heeft men een dergelijk mengsel met den naam van k o n i n g s w a t e r
bestempeld.
De werking, die er plaats grijpt, kan voorgesteld worden door:
2HCl+2HNO 3 C1 2 ±2H 2 0±N 2 04
nood at door het inbrengen van goud, dit metaal zich dadelijk met het
vrijwordende chloor vereenigt.
Uit deze vergelijking vloeit tevens voort, dat er o. a. tusschen het
gevormde water en het stikstofsuperoxyd nog nevenreacties moeten plaats
Daarenboven worden er nog andere verbindingen gevormd, die-grijpen.
wij niet nader zullen bespreken.
HYPOCHLORIETEN .
199
Behalve voor goud wordt koningswater nog gebruikt voor het oplossen
van platina en voor het ontleden van metaalverbindingen, die aan de
werking van afzonderlijke zuren weerstand bieden.
ZUURSTOFVERBINDINGEN EN OXYZUREN VAN
CHLOOR.
ONDERCHLOR1GZUURANHYDRID, C1 2
ONDERCHLORIGZUUR,
0.
H Cl 0.
Vorming en bereiding. — Chloor vereenigt zich onder geen enkele
omstandigheid met vrije zuurstof, zoodat verbindingen daarmede alleen
langs een omweg kunnen verkregen worden, en waarbij de affiniteit van
het halogeen jegens metalen ons weder den weg aanwijst, zooals uit de
volgende reacties blijken zal.
Brengt men kwikoxyd met droog chloorgas in aanraking, dan vormt
zich in de eerste plaats een chloormetaal, maar de zuurstof, als atoom uit
de verbinding tredende, vereenigt zich bij lage temperatuur direct met
een ander molecuul chloor tot het anhydrid, volgens de vergelijking:
Hg0±2 Cl
Cl
= HgCl
2 -}-
Cl 2 0
Dit onderchlorigzuuranhydrid gaat, met water vermengd, in het onder.
chlorigzuur over, volgens de vergelijking:
C1 2 0±H 2 0 2HCl0
Dit zelfde zuur zal noodwendig direct moeten ontstaan, wanneer het
kwikoxyd, in water verdeeld, met chloor wordt ontleed. Het kwikchloride
lost dan gelijktijdig op, terwijl het zuur door distillatie daarvan kan afgescheiden worden. Door neutralisatie met een basis ontstaan daaruit de
onderchlorigzure zouten of hypochlorieten 1 ).
Eigenschappen. — De • constitutie dier verbindingen is zeer zwak.
Het anhydrid Cl, 0, dat zich bij de gewone temperatuur als eene roodbruine vloeistof voordoet, en reeds bij 20 0 onder koking in damp verandert, ontleedt zich zeer spoedig plotseling van zelf, zoodat het niet kan
bewaard worden.
1 ) Bij deze reactie ontstaan nog nevenverbindingen, wier vorming voor ons van geen
belang is.
200
HYPOCHLORIETEN.
Het is voor ons dan ook van betrekkelijk gering belang. Van veel
grootere beteekenis is het zuur, dat, uit zijne zouten afgescheiden, in
't groot wordt aangewend om te bleeken, of, na afscheiding, zoodanig
ontleed wordt, dat het chloor in vrijheid wordt gesteld ; het zuur bezit
namelijk de eigenschap, om door zoutzuur ontleed te worden, -zooals door
de volgende vergelijking wordt voorgesteld:
HC10+HCl — C1 2 ±H 2 0
Directe vorming en bereiding der hypochlorieten. -- Bij de
gemelde reactie van chloor op kwikoxyd alleen, en ook in tegenwoordigheid van water, leert de ondervinding, dat noch het ontstane anhydrid,
noch het zuur affiniteit genoeg bezitten, om met het nog niet ontlede
kwikoxyd over te gaan tot een zout. Het onderchlorigzuur behoort daarom
tot de zwakke zuren, en gaat alleen in contact met een sterke basis of
met een sterk basisch oxyd tot een zout over.
Voegt men dus kalium-, natrium- of calciumhydroxyd bij het verdunde
zuur, dan volgt er direct de vorming van de zouten dier metalen.
Met het oog daarop vragen wij ons nu af, wat er gebeuren moet,
wanneer men chloor leidt door waterige oplossingen dier basen ?
De affiniteit van het halogeen jegens de metalen zal vooreerst aanleiding geven tot de vorming van een chloride, maar daarna zullen de restanten O H zich eveneens met chloor vereenigen tot onderchlorigzuur:
K OH -}- Cl =KC1-}-HC1O
Cl
Cl
Na0H -}- C1
—
Na Cl -i-HCl0
Ca(OH) 2 ±2 ClCaC1 2
Cl
-}-
2HC10
Die reactie geschiedt in tegenwoordigheid van nog niet ontlede basis,
zoodat het onderchlorigzuur, in wordenden toestand, dadelijk zal overgaan
in een zout, onder afscheiding van water, volgens de vergelijkingen:
HClO±K0H KCl0-í-H 2 0
H C10 -}- Na O H Na Cl 0 -}- H z 0
2HCl0±Ca(OH) 2 Ca (Cl 0)2 ± 2 H2 0
Alle reacties dus in eene algemeene vergelijking uitdrukkende, vinden
wij voor de ontleding van die basen door chloor:
2KOH -}- ClKCl±KC10-{-H 2 0
C1
2 Na 0 H ± Cl
Cl
Cl
2 Ca (0 H) 2 ± 2
C1
=
Na CI ± Na C10 ± H 2 0
Ca C1 2 + Ca (Cl 0)2 ± 2H2 0
HYPOCHLORIETEN.
201
Op deze directe vormingswijze van de hypochlorieten steunt de bereiding van twee voorname chemische producten, de zoogenaamde c h 1 o o rkalk of het bleekpoeder en het bleekwater of eau de Javelle.
Het eerste dient voornamelijk als bleekmiddel in de katoenfabrieken,
en wordt verkregen door chloor met gebluschte kalk in aanraking te
brengen, terwijl het tweede meer in de huishouding gebruikt wordt, en
bereid kan worden, door chloorgas in eene verdunde, koude oplossing
van bijtende soda of natriumhydroxyd te leiden, totdat alles ontleed is.
Bij de behandeling der metalen ' zullen wij op de bereiding en het onderzoek dier verbindingen terugkomen.
Ontleding van chloorkalk en van eau de Javelle. --- Deze beide
chemische producten zijn dus mengsels van gelijke moleculen van twee
soorten van zouten, van een chloride en een hypochloriet, en wij willen
nu de vraag gaan beantwoorden, wat de ontledingsproducten zullen wezen,
wanneer zulk een mengsel door een zuur wordt ontleed.
De hypochlorieten , worden_ reeds door koolzuur ontleed, zoodat bleek
lucht in aanraking, van lieverlede onderchlorigzuurhoudend-water,md
wordt. Van die ontleding maakt men in de huishouding gebruik, om
kleedingstukken met behulp van het zuur te bleeken. Men laat ze daar
tijd vertoeven in regenwater, vermengd met een weinig bleek--toenig
water. Het in het water opgeloste koolzuur werkt hier de ontleding
natuurlijk in de hand.
Ontleedt men eau de Javelle of wel chloorkalk met een sterk zuur,
zooals zwavelzuur, dan is het duidelijk, dat eerst dat zout ontleed zal
worden, hetwelk de zwakste constitutie bezit, en dit is hier het hypochlo-
riet. Zwavelzuur zal dus eerst het hypochloriet ontleden, onder afscheiding van onderchlorigzuur en vorming van een sulfaat, . maar daarna zal
ook het chloride worden ontleed, onder vorming van zoutzuur en eveneens een sulfaat, zooals uit de vergelijking kan opgemaakt worden:
(K CI O ± H 2 S 0 4 ) -}-. ( K Cl -l- H 2 S 0 4) ( H Cl 0 -}- K H S O 4 )
-l- (H Cl+KHSO 4 )
+
Bezigt men dus voor de ontleding eene hoeveelheid zuur, die alleen
toereikende is, om het hypochloriet te ontleden, dan zal alleen onderchlorigzuur worden afgescheiden, dat aangewend kan worden om te bleeken,
terwijl bij eene volkomene ontleding van het eau de Javelle, door de weder
ontleding der beide zuren, a 11 e e n c h l o o r zal ontstaan, en wel-zijdsche
die hoeveelheid, welke voor de oorspronkelijke bereiding van het product
is gebezigd.
Dezelfde beschouwingen gelden natuurlijk eveneens voor de chloorkalk,
zoodat wij nu daardoor op de hoogte zijn gebracht, om de bleekende of
oxydeerende kracht der beide zelfstandigheden nader te toetsen.
202
HYPOCHLORIETEN.
Bleekende en oxydeerende kracht van chloorkalk en van eau
de Javelle. -- Een gefiltreerde oplossing van chloorkalk in water bezit
nog geene bleekende eigenschappen, want lakmoestinctuur en eene neutrale oplossing van indigo worden er niet door ontkleurd. Voegt men
er echter een weinig zwavelzuur of zoutzuur bij, dan volgt eene plotselinge ontkleuring. Het is dus hier het onderchlorigzuur, dat de ontleding dier kleurstoffen veroorzaakt. Die ontleding bestaat daarin, (lat de
zuurstof van het zuur oxydeerend inwerkt, waardoor te gelijker tijd zoutzuur als restant moet ontstaan. Willen wij die werking aan eene stof
toetsen, wier samenstelling ons bekend is, dan kunnen wij daartoe het
zwaveligzuur nemen, dat wij reeds vroeger bij het chloor als voorbeeld
hebben gekozen. Uit de vergelijking:
S 0 2 -{-HClO S0 3 -}-HCl
blijkt dus, dat elk molecuul onderchlorigzuur zijn atoom zuurstof afstaat.
Uit ééne moleculaire hoeveelheid chloorkalk wordt door eene voldoende
hoeveelheid zuur echter 2 H Cl 0 vrij, zoodat die beide moleculen in
werking gelijk staan met 2 atomen zuurstof.
Diezelfde uitkomst verkrijgt men ook, wanneer men eene moleculaire
hoeveelheid chloorkalk geheel en al door zwavelzuur ontleedt, of wanneer
men voor de ontleding zoutzuur gebruikt, dat alleen op het hypochloriet
inwerkt, mits men dan nog zooveel zuur er bijvoegt, als noodig is, om
het onderchlorigzuur te ontleden. Hierdoor zullen evenwel chloor en
water moeten ontstaan, maar de vergelijkingen zullen ons doen zien, dat
de, gedeeltelijke of de totale ontleding eigenlijk tot dezelfde hoeveelheid
van , oxydatievermogen leidt:
s
Ca (ClO)2 -}- CaCl2 -f-2 H2O ^2HCl
-
Molecuul chloorkalk.
2HC10-}-2CaCl 2 -}-211 2 0
Ca (Clo)2-1-CaC124-2H20 +. 4 H Cl 2 Cl -}- 2 Ca Cl 2 ± 4 H 2 0
Cl
Molecuul chloorkalk.
Bezigt men nu in het eene geval de 2 H Cl 0 om S 0, te oxydeeren,
dan kan dit uitgedrukt worden door de vergelijking:
2HC10±2S0 2 2S0 3 +2HCl
Wil men echter met het vrij geworden chloor in tegenwoordigheid van
water oxydeeren, dan staat dit daarmede geheel gelijk, want:
2Cl -}-2II20-}-2502
C1
--
2503-}-4HCl
Uit al deze beschouwingen vloeit dus voort, dat de bleekende en oxydeerende kracht van chloorkalk en van eau de Javelle geheel en al gelijk
staat met die van de hoeveelheid chloor, welke oorspronkelijk voor de
bereiding is gebezigd, en wij vooral de chloorkalk kunnen beschouwen als
CHLORATEN.
2Q3
portatief c h 1 o o r, een vorm namelijk, waaronder het mogelijk wordt,
dit element in den handel te brengen. De chloorkalk bezit daarenboven
het groote voordeel, dat men de bleekende werking door gedeeltelijke of
door meer totale ontleding kan temperen of versterken, al naarmate het
noodig is.
De hypochlorieten, die men bij de oorspronkelijke inwerking van chloor
op basen verkrijgt, vormen het uitgangspunt van meerdere verbindingen
van chloor met zuurstof en de daarvan veelal af te leiden zuren. Voor
ons doel kunnen wij volstaan, met nog ééne reeks van verbindingen te
leeren kennen, namelijk de chloraten.
CHLOORZUUR, H Cl 0 3 .
Vorming en bereiding der ehloraten. -- Niet alleen het onder
zelf, maar ook zijne zouten bezitten onder bepaalde omstan--chlorigzu
digheden dezelfde oxydeerende eigenschappen, wanneer zij in aanraking
komen met bepaalde stoffen, die voor oxydatie vatbaar zijn. Hieruit vloeit
dus voort, dat in zulk een geval een hypochloriet over zal gaan in een
chloorverbinding: Na C10 b. v. in Na Cl.
In waterige oplossing, bij verhooging van temperatuur, blijkt een hypochloriet zelf daardoor hooger te kunnen geoxydeerd worden, en wel tot een chloraat of chloorzuurzout. Kookt men geconcentreerde oplossingen van chloorkalk of van eau de Javelle, dan zal een deel der hypochlorieten gereduceerd,
en aan den anderen kant een ander deel geoxydeerd worden, zooals door
de volgende vergelijkingen meer aanschouwelijk kan gemaakt worden:
-
3 Na Cl 0 2 Na Cl + Na C10 3
3 Ca (Cl 0) 22 Ca C1 2 ± Ca (Cl 0 3 ) 2
Wanneer men dus de oorspronkelijke basen bij kookhitte, en vooral in
geconcentreerde oplossingen, aan de inwerking van chloor blootstelt, dan
zal die omzetting in een chloraat en chloride op hetzelfde oogenblik plaats
grijpen, waarop bij de oorspronkelijke reactie eerst een hypochloriet wordt
gevormd. Daardoor zal men eveneens als eindproduct een mengsel van
twee zouten verkrijgen, die soms door kristallisatie van elkander kunnen
gescheiden worden. Dit is het geval met de kaliumzouten, daar kalium-
204
CHLORATEN.
chloraat in koud water veel moeielijker oplosbaar is dan kalinmchloride.
Willen wij de vorming van dit mengsel door een vergelijking voorstellen,
dan is het duidelijk, dat 6 mol. K 0 H aan de werking van het chloor
moeten deelnemen, omdat 3 mol. K Cl 0 bij de secundaire werking door
de warmte ontleed worden:
Cl
6KOH±3 Cl
= 3KC1O±3KC1-}-3H
2
O
3KC10 KC10 3 -{-2KCl
zoodat de reacties te zamen kunnen voorgesteld worden door de alge
vergelijking:
-men
6KOH±3 Cl = KC10 3 ±5 KCl+ 3H 2 O
C1
Bij de behandeling der metalen zullen wij op de fabriekmatige bereiding van kaliumchloraat terugkomen.
Aan het kaliumchloraat, dat ons
Eigenschappen der ehloraten.
reeds van dienst is geweest voor de bereiding van zuurstof, kunnen wij
de eigenschappen in 't algemeen dier belangrijke verbindingen toetsen.
Vooreerst vertoonen deze zouten droog verhit nagenoeg dezelfde
verschijnselen als de hypochlorieten, wanneer zij i n o p 1 o s s i n g w o r d e n
v e r h i t. Sommige moleculen werken oxydeerend op anderen, zoodat, wanneer een molecuul K C10 3 door verhitting al zijn zuurstof verliest en
tot K Cl overgaat, het nu duidelijk wordt, waarom een deel dier zuurstof
als gas ontsnapt, en een ander deel met een ander mol. K Cl 0 3 zich ver
Cl 0 4 . De drie atomen worden namelijk op hetzelfde oogen--enigtoK
blik uit de verbinding losgerukt, maar bij deze hooge temperatuur is het
streven van twee daarvan, om tot het mol. zuurstof 0 2 over te gaan, ster
dan om gezamenlijk 3 mol. K Cl 0 3 te oxydeeren tot 3 mol. K Cl 0,^,-ker,
zoodat alleen het derde atoom die oxydatie veroorzaakt, omdat het als
atoom overblijft. Die reactie, waaraan dus telkens 2 mol. te gelijk deelnemen, kan alzoo voorgesteld worden door de vergelijking:
2KC10 3
—
KC1±0 2 -}-KC10 4
Bij sterkere verhitting, zooals bij de zuurstof bereiding is gebleken,
wordt ook het perchloraat geheel en al ontleed, en er blijft niets dan
kaliumchloride over.
Uit deze gemakkelijke ontleedbaarheid bij verhitting vloeit tevens voort,
dat deze zouten tot de sterk oxydeerende lichamen behooren. Vele elementen, die gemakkelijk aan de lucht verbranden, worden bij verhitting
met kaliumchloraat eveneens gemakkelijk geoxydeerd. Kool verbrandt
daardoor met groote hevigheid ; zwavel wordt door dit zout reeds door
wrijving in een mortier geoxydeerd onder hevige ontploffing, waarbij men
CHLORATEN.
205
voorzichtig moet te werk gaan, en slechts geringe hoeveelheden te gelijk
moet nemen; phosphorus wordt er eveneens door drukking reeds door
geoxydeerd. Geen wonder dan ook dat dit zout veel gebruikt wordt in
de vuurwerkkunde, vooral voor de vervaardiging der verschillende Bengaalsche vuren.
De chloraten worden door sterke zuren ontleed, maar in de meeste
gevallen wordt het chloorzuur bij zijne afscheiding weder ontleed, zoodat
dit zuur alleen volgens eene bepaalde wijze kan bereid worden. Voor ons
doel is liet van geen belang.
BROMIUM EN IODIUM.
Atoomgewichten : Br = 79,95. — I = 126.85.
Voorkomen in de natuur. — Deze beide halogenen, die in chemisch
karakter zoo geheel en al met het chloor overeenkomen, vergezellen dit
element bijna overal, maar steeds in zeer geringe hoeveelheid. In het
zeewater komen zij beiden voor, eveneens aan metalen gebonden, het bromium in weegbare hoeveelheid, maar het iodium vinden wij hoofdzakelijk
in de planten, die daarin leven, zooals wieren, en in sommige producten
van vlierlijken aard, zooals in de sponsen. Daarenboven worden beiden
aangetroffen in de meeste minerale wateren, zooals o. a. in het water te
Kreuznach, dat vrij veel bromiumverbindingen bevat.
Bereiding. Het bromium wordt voor een deel verkregen uit de
moerloog der zoutketen. Het ruwe klipzout wordt daar namelijk eerst in
zeewater opgelost, om na zuivering der vloeistof het keukenzout weder
er uit te laten kristalliseeren. De overblijvende vloeistof, waar geen zout
meer uit aanschiet, bevat hoofdzakelijk de zeer oplosbare, bittere magnesiumzouten en broomverbindingen. Deze moerloog nu wordt in de chemische fabrieken eerst op magnesiumzouten verwerkt, zoodat men ten
slotte hoofdzakelijk de broomverbindingen overhoudt, steeds vermengd
met chloormetalen.
De afscheiding van het bromium berust vooreerst op hetzelfde beginsel,
dat bij het chloor ontwikkeld is, wanneer het halogeen uit een zijner
zouten moet afgezonderd worden, namelijk ontleding door middel van
zwavelzuur en bruinsteen, maar ten tweede op de mindere mate van chemische affiniteit, die het bromium bezit jegens metalen en waterstof, met
betrekking tot chloor.
206
BROMIUM EN
De droge zoutmassa, die men eindelijk na indamping uit de gemelde
moerloog overhoudt, wordt met eene hoeveelheid zwavelzuur en bruinsteen
ontleed , die a 11 e e n voldoende is, om het bromium af te scheiden, zoodat
al mocht gedurende de bewerking in de massa hier of daar ook chloor
vrij gemaakt worden, dit toch dadelijk op nog niet ontlede broomverbindingen zal inwerken, en de plaats van het bromium innemen, gelijk de
volgende vergelijking ons toont :
2NaBr+C1 2 2NaCl±Br 2
De afscheiding geschiedt in retorten. De bruin gekleurde bromiumdampen worden zorgvuldig afgekoeld, en daardoor tot een bruinzwart gekleurde vloeistof gecondenseerd.
Het iodium verkrijgt men uit de asch der zeeplanten, die voor dit
doel aan de kusten van Schotland, Ierland en Normandië worden opgevischt, gedroogd en verbrand. Die van de beide eerste landen wordt
k e l p en van het laatste v a r e c genoemd.
In de groote iodiumfabrieken te Glasgow wordt deze ruwe asch eerst
met water uitgeloogd, en vervolgens uit de verkregen oplossing verschillende zouten door kristallisatie gewonnen, zoodat men eveneens een moerloog overhoudt, waarvan joodnatrium het hoofdbestanddeel uitmaakt. Vervolgens dampt men die loog tot droog uit, en scheidt het iodium er uit
af, door eene van te voren berekende hoeveelheid zwavelzuur en bruinsteen toe te voegen, waardoor alleen dit element zich kan afzonderen,
aangezien het de geringste affiniteit bezit van al de halogenen jegens
metalen en waterstof.
In Frankrijk leidt men door de, op gelijke wijze, verkregen moerloog
in de meeste fabrieken chloorgas, waardoor het iodium het allereerst zal
afgescheiden worden. Wanneer niets meer neerslaat, wordt het poeder
vloeistof afgezonderd, en in distillatietoestellen-vormigeduan
gesublimeerd, waarbij het dan in den vorm van zwarte, glinsterende kristalplaatjes wordt verkregen.
Phy sisehe eigenschappen. -- Met het klimmen van de atoomgewichten der drie halogenen, chloor 35.46, broom 7 9.9 5 en jood
126.85, gaat een trapsgewijze overgang gepaard van den gasvormigen
in den vloeibaren, en eindelijk in den vasten toestand.
Bromium is een bruinzwart, in dunne lagen donker rood, gekleurde
vloeistof van eene densiteit van 2.9 7, die reeds bij 58° kookt, maar die
bij (le gewone temperatuur reeds eene aanzienlijke spanning bezit, en dus
vrijwillig zeer spoedig in een * bruinen damp overgaat, zoodat de ruimte
in een fiesch, ten desle met bromium gevuld, daar steeds mede gevuld
is. Het moet dus in goed sluitende flesschen bewaard worden. Bij -- ^7 °
kristalliseert bromium in loodkleurige, kristallijne plaatjes.
Het iodium daarentegen is bij de gewone temperatuur vast. De kleur
--
207
JODIUM;
der kristallen gelijkt eenigzins op die van graphiet. rl'ot poeder gebracht,
wordt de kleur bruinachtig. De densiteit bedraagt bij 17° 4.948. Bij 107°
smelt iodiuzn tot een bruinzwart gekleurde vloeistof, die bij 17 5° kookt,
en - dan in een prachtig, intensief blauw, zwaar gas overgaat van eene
densiteit van 8.716. De onverzadigde damp is violet gekleurd en de verzadigde van het min of meer onzuivere iodium uit den handel blauw
bij veel lagere temperatuur dan het kookpunt gaat iodium in-violet.Rds
damp over, en zelfs bij gewone temperatuur verdampt het reeds merkbaar.
Bromium is veel oplosbaarder in water dan iodium. Bij de gewone
temperatuur wordt 1 dl. bromium door ongeveer 30 dl. water opgelost,
terwijl 1 dl. iodium 7000 dl. water vereischt. Deze laatste oplossing
wordt het best verkregen, wanneer men in een glazen kolf eerst eene
zekere hoeveelheid iodium door verhitting in damp heeft overgevoerd,
en vervolgens die kolf met water vult, en eeiiigen tijd schudt, waar
fijn verdeelde iodium alsdan tot een geelbruin gekleurde vloei--dorhet
stof oplost.
Iodium lost gemakkelijk in alcohol en in eene waterige oplossing van
K I op, . eveneens met eene bruine kleur, maar in chloroform, benzol en
zwavelkoolstof lost het met dezelfde prachtig violette kleur op, als de
damp bezit.
Chemische eigenschappen. -- De hoofdeigenschappen der halogenen,
die wij bij het chloor breedvoerig hebben ontwikkeld, vinden wij bij deze
beiden in mindere mate terug, zoodat wij het chemisch karakter van elk
het best kunnen uitdrukken door de volgende punten van verschil:
1 0 . Verhouding jegens vrije waterstof. — Wij hebben gezien, dat
chloor zich onder den invloed van licht reeds met waterstof verbindt tot
zoutzuur, en dat dit zuur alleen bij zeer hooge temperaturen kan ontleed worden. De vereeniging van bromium met waterstof kan nog wel
direct tot stand gebracht worden, maar alleen bij verwarming, en dan
nog maar gedeeltelijk, terwijl het broomwaterstofzuur bij hooge temperaturen weder gemakkelijk wordt gesplitst in zijne elementen. Iodium en
waterstof verbinden zich direct in 't geheel niet meer, onder welke omstandigheden men de vereeniging ook tracht tot stand te brengen. Indirect, langs een omweg, vereenigd, wordt joodwaterstofzuur reeds door het
zonlicht ontleed, zoodat eene waterige oplossing allengs bruin gekleurd
wordt door afgescheiden iodium.
Hieruit vloeit voort, dat chloor het broom- en joodwaterstofzuur zal
ontleden, onder afscheiding der elementen. Voegt men ook een weinig
chloorwater bij deze zuren, dan ziet men plotseling de beide reacties
plaats grijpen, die door de volgende vergelijkingen kunnen worden voorgesteld:
C12±2HBr 211 C1 }-I3r 2
-
Cl2±2HI
---
21101-á-I2
208
BROMIUM EN
Daarenboven zal het bromium terug op zoutzuur geen ontleding ver
maar wel op joodwaterstofzuur onder afscheiding van iodium,-orzaken,
eveneens
kan uitgedrukt worden door de vergelijking:
zooals
Br2 ±2HI 2HBr±I 2
2°. Verhouding jegens gebonden waterstof. — Bene oplossing
van chloor in water wordt door het zonlicht geheel ontleed, onder vorming van zoutzuur en zuurstof. Bromium ontleedt onder dien zelfden
invloed het water slechts zeer langzaam, en tot een gering bedrag. Iodium
ontleedt water in 't geheel niet.
Beide elementen ontleden het echter nog plotseling, wanneer er gelijktijdig
oxydeerbare stoffen in zijn opgelost en de oplossingen zeer verdund zijn.
Zwaveligzuur zal dan dadelijk geoxydeerd worden tot zwavelzuur, onder
vorming der beide zuren, zooals de volgende vergelijkingen voorstellen:
Brt -}- H2 0 -}- S 02 S 0 3 -l- 2 H Br
I 2 ±H 2 0'+S0 2 S0 3 -}-2HI
waarbij de mol. S 0 3 natuurlijk dadelijk in contact met het overige water
zullen overgaan in mol. H2 S 0 4 . Zijn de oplossingen geconcentreerd, dan
heeft de reactie slechts gedeeltelijk plaats.
De bleekende eigenschappen, die wij bij het chloor in zoo hevige mate
hebben waargenomen, en ook meestal een gevolg zijn van de affiniteit
jegens waterstof, vinden wij in het bromium nog vrij sterk terug, maar
bij het iodium in zeer geringe mate. Vandaar dat iodium op de huid
een bruine vlek veroorzaakt, maar niet vernietigend inwerkt, en door zijne
vluchtigheid binnen zekeren tijd weder verdwijnt.
3 0 . Verhouding jegens metalen. — Met metalen in aanraking gebracht, vormen deze beide halogenen in den regel dezelfde verbindingen
als het chloor, dikwijls eveneens gepaard met verschijnselen van licht. De
mate van affiniteit is evenwel dezelfde, als wij bij de waterstof hebben
opgemerkt, en deze eigenschap brengt dan ook bij de afscheiding dier
elementen teweeg, dat, wanneer een mengsel van een jood-, broom- en
chloormetaal gelijktijdig door middel van zwavelzuur en bruinsteen wordt
ontleed, eerst al het iodium, daarna het bromium, en eindelijk het chloor
in vrijheid zal gesteld worden.
Oplossingen van broom- en joodmetalen worden dus door chloor ontleed,
terwijl daarenboven broom ook in staat is, om de joodmetalen te ontleden.
4 0 . Verhouding jegens zuurstof. — Bromium en iodium verbinden
zich evenmin als chloor direct met gasvormige zuurstof, maar de affiniteit
dezer beide halogenen jegens haar vertoont zich hier in de omgekeerde
volgorde, zoo zelfs dat iodium zich reeds door salpeterzuur tot jodiumzuur
H I 03 laat oxydeeren.
Tot nu toe zijn van beiden met zekerheid slechts de zouten bekend, die
209
IODIUM.
met de chloraten en perchloraten overeenkomen. Brengt men bromium of
iodium in oplossingen van basen, zooals in bijtende kali, dan vormen zich
reeds bij de gewone temperatuur kaliumbromaat en -iodaat, gelijktijdig met
kaliumbromide en -iodide, gelijk bij chloor eerst bij kookhitte geschiedt.
Die beide reacties kunnen dus voorgesteld worden door de vergelijkingen :
=
6KOH±3 1 = KI0
I
6 K0H±3 Br
KBrO 3 +5 KBr±3H 2 0
Br
3
±5KI-}-311 2 0
Het kaliumbromaat en -iodaat, door kristallisatie van de haloïdzouten
gescheiden, vertoonen dezelfde eigenschappen als het kaliumchloraat, met
slit onderscheid, dat de constitutie dier zouten veel vaster is, en ze dus
eerst bij veel hoogere hitte hun zuurstof verliezen. Bij kaliumiodaat geschiedt dit eerst bij gloeihitte.
Aangezien de waterstofzuren dier beide halogenen niet bereid kunnen
worden op dezelfde wijze als het zoutzuur, door ontleding namelijk van
een broom- of joodmetaal met zwavelzuur, maar altijd op eene meer omslachtige wijze, slaat men voor de bereiding der broom- en joodmetalen
dan ook altijd een anderen weg in. Zoo vloeit o. a. uit de verhouding van
bromium en iodium jegens kaliumhydroxyd voort, dat broom- en joodkalium zeer geschikt kunnen bereid worden, door de halogenen in de loog
op te lossen, de oplossing tot droog te verdampen, en daarna het overblijvende mengsel sterk te gloeien. Om de ontleding, m. a. w. de ver
zuurstof in de hand te werken, is het doelmatig, om het-wijderng
mengsel van te voren met poeder van houtskool te vermengen. De groote
affiniteit van zuurstof jegens dit lichaam maakt, dat de ontleding van
het bromaai en iodaat reeds op lagere temperatuur plaats heeft, dan anders het geval zou zijn.
Eene oplossing van deze halogenen in een loog wordt door zwavelzuur
of door zoutzuur op gelijke , wijze ontleed als bleekwater en choorkalk,
waaruit dus voortvloeit, dat de oorspronkelijk gebezigde hoeveelheid bromium of iodum weder in haar geheel wordt afgescheiden:
KBr0 3 -1- 5 KBr± 6"2S0„ HBr0 3 ± 5 HBr± 6 KHSO 4
HBr0 3 ±5HBr 3 B
B^r ±3H 2 0
KI0 3 ±5KI±6HC1 HI0 3 ±5HI-t-6KC1
—
TZI0 3 -}-5III
3 ±311 2 0
I
IF
210
BROOMWATERSTOFZUUR, H Br. JOODWATERSTOFZUUR, H I.
Bereiding.
Overgiet men broom- of joodkalium met sterk zwavel zuur, dan heeft er wel eene overeenkomstige ontleding plaats zooals bij
keukenzout, maar het grootste gedeelte der vrij wordende zuren wordt
dadelijk ontleed in zijne elementen, waarbij de uittredende waterstof een
deel van het zwavelzuur reduceert tot zwaveligzuur, hetwelk vooral bij
het joodwaterstofzuur het geval is. Alleen wanneer de zouten in v e e 1
w a t e r zijn opgelost, en de ontleding voorzichtig met zeer verdund zwavelzuur geschiedt, blijven de zuren onveranderd in de oplossing.
De vorming der zuren heeft gemakkelijk plaats door inwerking van
zwavelwaterstof op de elementen. De affiniteit van bromium en iodium
jegens waterstof is, evenals bij chloor, hier in dit geval nog zoo sterk,
(lat beiden in de plaats der zwavel treden, gelijk de vergelijkingen:
Br 2 ±H 2 S-2HBr-{-S
,
2
-}-H 2 S 2HI±S
aangeven. Te dien einde brengt men eene zekere hoeveelheid bromium of
iodium in water, en leidt er zoo lang zwavelwaterstofgas door heen, tot(lat de beide elementen geheel en al in verbinding zijn getreden, en
filtreert daarna de verkregen zuren van de, afgescheiden zwavel af.
Nog geschikter geschiedt de bereiding, wanneer men de halogenen met
amorphen phosphorus en water te zamen brengt, telkens met kleine hoeveelheden te gelijk. De beide metalloïden vereenigen zich eerst tot P Br a
en P I3 , die dadelijk door water worden ontleed, onder gelijktijdige vorming van phosphorigzuur H 3 P 0 3 . Die reacties kunnen dus worden voor
-gestldor
vergelijkingen :
2P±3 B r -}-6H 2 O =2PBr3 ±6H 2 0
2PBr 3 -}-6 H 2 O
6HBr-}-2H 3 P0 3
2 P-}-3 I -{-6H 2 O
2PI 3 ±6H 2 0
2 PI 3 ±6H 2 0
6HI±2H 3 P 0 3
Op die wijze kan men de zuren het best in gasvormigen toestand ver krijgen. Verlangt men eene watere oplossing, dan leidt men de ontwikkelende gassen in water, waarin zij gemakkelijk oplossen.
Eigenschappen. Beide zuren zijn evenals H Cl kleurlooze gassen,
die door sterke afkoeling _ in vloeibaren toestand kunnen gebracht worden.
Met de lucht in aanraking, geven zij door de vereeniging met den daarin
aanwezigen waterdamp dikke nevels. Door chloor worden zij dadelijk ont-
BROOM- EN JOODWATERSTOFZUUR.
211
leed, zooals wij reeds vroeger hebben vermeld. ])oor zwavelzuur heeft
eveneens ontleding plaats, waarbij de vrij 'wordende waterstof hierop reduceerend inwerkt en zwaveligzuur doet ontstaan, zooals dit voor iodium
door de vergelijking:
2HI-I-H 2 SO 4 H 2 S0 3 -1- I -{--H 2 O SO 2 ± I -}-2H 2 O
I
I
kan worden voorgesteld.
Aan den anderen kant werken bromium en iodium in tegenwoordigheid
van water oxydeerend op S 0 2 , ingeval de oplossingen slechts z e e r v e rd u n d zijn. Voor iodium moet de vloeistof minstens 0.05 °/o S 0 2 bevatten.
Alsdan heeft de volgende, tegenovergestelde werking plaats:
I 5 ±S0 2 ±2 H 2 O H Z SO 4 ±2 H I
Sterkere oplossingen ondergaan door iodium geene verandering. Door
deze verschillende verhouding jegens zwavelzuur en zwaveligzuur is nu
gemakkelijk het feit te verklaren, dat een sterke oplossing van broomkalium, door ontleding met zwavelzuur bruin geworden, weder kleurloos
wordt, wanneer de vloeistof met water wordt verdund.
Uit de ontwikkelde eigenschappen vloeit verder voort, dat broomwaterstof eene sterkere constitutie bezit dan joodwaterstof, wat o. a. ook niet
alleen hieruit blijkt, dat het eerste zuur eene hoogere temperatuur kan
verdragen dan het laatste, maar ook daaruit, dat alleen j oodwaterstofzu ur
door opgeloste zuurstof wordt ontleed, onder afscheiding van iodium en
vorming van water, volgens de vergelijking:
411 I±0 2
= 2I ±2H
2
0
De waterige oplossingen van dit zuur moeten dan ook in geheel gevulde flesschen worden bewaard, daar zij zich anders spoedig geelbruin
kleuren.
Wanneer opgeloste zuurstof de oxydatie van de waterstof van joodwaterstofzuur reeds teweegbrengt, zullen sterke oxydatiemiddelen, zooals
salpeterzuur, dit eveneens veroorzaken, wat door de ondervinding ook
wordt bevestigd.
STIKSTOFVERBINDINGEN DER HALOGENEN.
CHLOORSTIKSTOF.
.
JOODSTIKSTOF.
Vorming en eigenschappen. -- Deze verbindingen kunnen slechts
langs indirecten weg verkregen worden, door de halogenen op ammonia
te laten inwerken of op ammoniumzouten.
212
STIKSTOFVERBINDINGEN DER, HALOGENEN.
Leidt men chloor door eene oplossing van salammoniac in water, dan
vormen er zich olieachtige druppels, die bij de minste aanraking met een
vast voorwerp, een glazen staafje of zelfs een veertje onder de h e v i g s t e
ontploffing ontleed. worden. De waarschijnlijke samenstelling dezer
stikstofverbindiug is N C1 3 , en de vorming kan voorgesteld worden door
de vergelijking:
NH4 CI+3C 1 NCl 3 ±4HCl
Gl
Deze verbinding is de meest ontplofbare en gevaarlijkste, die de chemie
kan aanwijzen. ve opzettelijke bereiding, zelfs in geringe hoeveelheid, is
dus nimmer aan te raden, temeer omdat de veel minder gevaarlijke
joodverbinding • ons geschikter met de eigenschappen van eene dergelijke
stof kan bekend maken.
Overgiet men op een horlogeglaasje een weinig fijn gewreven iodium
met waterige ammonia, dan bemerkt men dadelijk aan de zwarte kleur,
die het element aanneemt, dat er eene reactie plaats grijpt : het iodium
is dadelijk veranderd in joodstikstof, eene verbinding, die i n v o c h t i g e n
toestand zonder gevaar kan behandeld. worden. Na eenigen tijd brengt
men haar op een papieren filtrum, en wascht haar eenige keeren met
water af. Daarna neemt men de stof met het filtrum uit den trechter, en
laat beiden vrijwillig drogen. Ofschoon vaster van constitutie dan chloor
stikstof, volgt de plotselinge ontleding onder een hevigen knal gewoonlijk
reeds van zelf, waarbij de inkrimping van het papier onder het drogen
waarschijnlijk reeds de voldoende wrijving veroorzaakt. Heeft de ontplof
niet plaats gehad op 't oogenblik dat alles droog is, dan is het-fingo
oplichten van het filtrum met behulp van een pincet meestal voldoende,
om die teweeg te brengen.
-
HE-RKENNINGSM 1 DDELEN VOOR CHLOOR, BROMIUM
EN IODIUM.
Onderzoek naar chloor, bromium en iodium in vrijen toestand. -Wanneer deze drie halogenen in de eene of andere vloeistof opgelost
voorkomen, dan kan hun kleur ons dikwijls reeds tot richtsnoer verstrekken. Bromium lost zeer gemakkelijk met eene bruine kleur op in aether,
zoodat men eene bromiumhoudende vloeistof slechts met Bene kleine
hoeveelheid daarvan heeft te schudden, om eene zoodanige oplossing te
verkrijgen. Zoo zal eveneens eene iodiumoplossing haar geheele gehalte
aan chloroform of aan zwavelkoolstof afstaan, wanneer men haar daarmede
schudt; de violette kleur doet ons dan tot de tegenwoordigheid van dit
ONDERZOEK NAAR CHLOOR, BROMIUM EN IODIUM.
213
halogeen besluiten. Wanneer chloor in vrijheid moet aangetoond worden,
heeft dit meestal plaats, wanneer het bij de eene of andere reactie als
gas uit eene vloeistof ontsnapt. In zulk een geval worden de, kleur van
't gas en de reuk beslissend.
Het kan ook soms gebeuren, dat men zeer geringe hoeveelheden vrij
chloor in de eene of andere vloeistof moet opsporen; dan maakt men gebruik van zijn vermogen, om iodium uit een zijner metaalverbindingen af
te zonderen, en besluit dan tot zijne tegenwoordigheid, als er werkelijk
vrij iodium in de vloeistof is ontstaan.
Behalve de violette kleur, waarmede het vrij geworden iodium alsdan
door chloroform of door zwavelkoolstof wordt opgelost, maken wij in de
meeste gevallen van eene andere kenmerkende eigenschap gebruik, die nog
veel gevoeliger is : zijn vermogen namelijk, om met stijfsel eene intensief
blauw gekleurde verbinding aan te gaan. De reactie is natuurlijk oneindig
gevoeliger met gekookte, dan met poedervormige stijfsel.
Is vrij iodium in aanzienlijke hoeveelheid in eene vloeistof aanwezig,
dan ontstaat er door toevoeging van eene verdunde stijfselpap direct een
bijna zwart gekleurd neerslag. Zijn de hoeveelheden gering, dan ontstaat
er alleen eene blauwe verkleuring, die echter nog goed merkbaar is, al
bedraagt de hoeveelheid iodium slechts één m i 11 i o e n s t e.
Deze blauwe verbinding van joodamylum heeft eene zwakke chemische
constitutie; reeds beneden 100° wordt zij in hare bestanddeelen gesplitst,
zoodat de blauwe kleur in eene vloeistof weder verdwijnt, wanneer men
haar op die temp ratuur verhit. Bij bekoeling treden beiden in verbinding, en komt de blauwe kleur dus weder te voorschijn; bij het gebruik
van gekookt amylum, om iodium op te sporen, moet men dus vooral bij
lage temperatuur werken.
Een belangrijker eigenschap nog van deze verbinding is deze, dat de
chemische werkzaamheid van het iodium, daarin aanwezig, in bijna alle
gevallen gelijk staat met die van het vrije element. Druppelt men b. v.
eene sterk verdunde oplossing van S 0 2 bij eene vloeistof, waarin joodamylum aanwezig is, dan zal dezelfde reactie plaats hebben als met vrij
iodium, namelijk ontleding van water, en oxydatie tot zwavelzuur, en wel
daaraan op te merken, dat de blauwe kleur eindelijk geheel verdwijnt,
zoodra al het iodium tot H I is overgegaan. Wij zullen later zien, hoe
belangrijk men hiervan in de analytische chemie partij kan trekken.
Onderzoek naar chloor, bromium en iodium, wanneer die elementen aan waterstof of aan metalen gebonden zijn. — In deze
gevallen maakt men eerst gebruik van de onoplosbaarheid hunner zilververbindingen. Heeft men namelijk in eene vloeistof chloor-, broom- of
joodwaterstofzuur, of een oplosbaar chloor -, broom- of joodmetaal, dan zal
er bij al die verbindingen door toevoeging van een oplosbaar zilverzout,
b. v. het nitraat, onoplosbaar chloor-, broom- of joodzilver neerslaan,
214
ONDERZOEK NAAR CHLOOR, BIIOMIIUM EN IODIUM.
zooals voor een paar voorbeelden in de volgende vergelijkingen wordt
uitgedrukt:
H C1±AgNO 3 Ag CI —(—IIN 0 3
KI±AgNO 3 AgI±KNO 3
Die kaasachtige praecipitaten zijn van elkander daardoor te onderscheiden,
dat het joodzilver geelachtig van kleur, en in ammonia niet oplosbaar is;
dat broomzilver bijna wit van kleur is met een geringe tint in 't gele,
en langzaam oplosbaar in ammonia, terwijl chloorzilver volkomen wit en
spoedig in ammonia oplosbaar is. Daarenboven wordt chloorzilver onder
zwartkleuring door het zonlicht ontleed. Om nog meerdere zekerheid voor
de tegenwoordigheid van een bromiumverbinding te verkrijgen, zondert
men het bromium in een nieuw gedeelte der te onderzoeken vloeistof
met een paar druppels chloorwater af, en schudt daarna met een weinig
aether, waardoor dit bruin gekleurd moet worden.
Het is duidelijk, dat het iodium in die verbindingen even gemakkelijk
door chloor afgezonderd, en dan zeer beslissend herkend kan worden door
het te voorschijn treden van de zoo even gemelde blauwe verbinding,
ingeval men er van te voren opgelost amylum heeft bijgevoegd. Aangezien
chloor met iodium ook eene verbinding aangaat, wanneer het eerste in
overmaat voorhanden is, en deze verbinding niet door amylum wordt
blauw gekleurd, moet men bij (le ontleding van joodwaterstof of van een
joodmetaal zeer voorzichtig te werk gaan met de toevoeging van chloorwater. In dergelijke gevallen nemen wij dan ook liever onze toevlucht
tot eene andere wijze, om het iodium in vrijheid te stellen, ' waardoor
tevens het voordeel verkregen wordt, dat er mogelijk aanwezig bromium
niet wordt afgescheiden, 't welk bij gebruik van chloorwater wel zal plaats
hebben.
Die methode bestaat daarin, dat men het aanwezige joodwaterstofzuur
of het opgeloste joodmetaal met een druppel rood rookend salpeterzuur
ontleedt, het best door een weinig van dat zuur aan een glazen staafje
in de vloeistof te brengen, of, nog gevoeliger, door in (le vloeistof eerst
een weinig salpeterigzuurkalium op te lossen, en daarna een druppel ver
zwavelzuur toe te voegen. Weinige stoffen in de chemie kunnen-dun
zoo zeker en in zulke geringe hoeveelheden worden aangetoond als het
iodium langs dezen weg, waarbij men dan het vrij wordende element
Of aan stijfsel bindt, die men er reeds van te voren heeft bijgevoegd, óf
in een druppel chloroform of zwavelkoolstof oplost, waardoor die vloeistoffen violet worden gekleurd.
215
FLU0RIUM.
Atoomgewicht Fl = 19.
Behalve deze drie halogenen bestaat er nog een vierde, het fluorium,
zooals aan het hoofd van deze groep reeds is vermeld, dat men nog wel
met geene genoegzame zekerheid in vrijen toestand kent, maar waarvan
men het bestaan in verbindingen om de volgende reden aanneemt:
Wanneer men het mineraal vloeispaath met zwavelzuur ontleedt,
dan verkrijgt men aan den eenen kant gips, en aan den anderen kant
een zuur, dat met basen zouten vormt, (lie geen zuurstof bevatten, dus
overeenkomende met de haloïdzouten van chloor, bromium en iodium.
Daaruit vloeit dus voort, dat het zuur een waterstofzuur moet zijn van
een zelfstandig element, waarvan vloeispaath het calciumzout is.
Bereiding. -- De afscheiding van dit element is nog niet met volkomen zekerheid geconstateerd. De reden hiervan is voornamelijk daarin te
zoeken, dat, wanneer men het op de eene of andere wijze uit een zijner
verbindingen tracht vrij te maken, door b, v. een fluoormetaal met zwavelzuur en bruinsteen te ontleden, het vrij wordende element zich dadelijk verbindt met de zelfstandigheid van den toestel, waarin de ontleding
plaats grijpt. Gebruikt men een metalen toestel, van lood, goud of platina,
dan worden de wanden daarvan dadelijk aangetast, en er ontstaat een korst
van fluoorlood, -goud of -platina. Bezigt men, zooals in zoo vele gevallen,
glas of zelfs porselein, dan verbindt zich bet vrij wordende fluorium dadelijk met het silicinni dier stoffen, en vormt eene gasvormige verbinding,
fluoorsilicium Si Fl o , zoodat de eenige weg, die overblijft, om dat groote
bezwaar op te heffen, daarin bestaat, dat men de bereiding tracht tot
stand te brengen in toestellen van een stof, die reeds uit eene fluoorverbinding. bestaat.
Werkelijk heeft men daartoe het mineraal vloeispaath gebezigd, dat
soms in vrij groote stukken gedolven wordt, en daarvan toestellen ver
scheikundigen, die langs den eenen of anderen weg het-vardig.Do
fluorium meehen geïsoleerd te hebben, komen tamelijk wel daarin overeen, dat het een gekleurd gas is. Volgens de laatste, meest geloofwaardige
berichten zou de kleur bruin zijn, veel gelijkende op die van stikstofsuperoxyd. De overige eigenschappen zijn nog weinig bekend. Eenmaal geisoleerd schijnt het glas niet aan te tasten. Dat fluorium bij de gewone
temperatuur een gas zou zijn, verkrijgt meerdere waarschijnlijkheid, wanneer men het gewicht van zijn atoom, 19 daarbij in aanmerking neemt.
Dit cijfer is het laagste van de vier halogenen, en klimt voor de overige
drie, naarmate zij den vasten toestand naderen.
De affiniteit jegens waterstof en metalen schijnt bij fluorium onder de
-
216
FLUOR1U31.
gewone omstandigheden het sterkst van allen te zijn, waarom wij Glit halogeen clan ook voorop hebben geplaatst.
FLUOORWATERSTOFZUUR, H Fl,
Bereiding. — Men bereidt dit zuur volgens het zelfde beginsel als
zoutzuur, dus door ontleding van een fluoormetaal met zwavelzuur, waartoe
men uitsluitend het in de natuur zoo veelvuldig voorkomende vloeispaath
gebruikt. Be reactie kan voorgesteld worden door de vergelijking:
Ca Fl 2 -{- H 2 SO 4 2 HFl±CaSO 4
De bereiding kan echter niet in glazen toestellen geschieden, aangezien
het zuur het glas ontleedt, onder vorming van fluoorsilicium. Het eenige
metaal, dat door dit zuur niet wordt aangetast, is platina. Men heeft
evenwel opgemerkt, dat men ook met goed gevolg het veel goedkoopere
lood kan gebruiken, dat wel is waar door het zuur wordt aangetast onder
vorming van fluoorlood en waterstof:
Pb±2H Fl= Pb F1 2 H 2
maar spoedig met een korst van het fluoride wordt bedekt, die zoo doende
het daar onder gelegene metaal voor de ver
inwerking van het zuur beschut.
-der
In fig. 91 is een distilleertoestel, van dat
metaal vervaardigd, afgebeeld, voorzien van een
platina afvoerbuis voor het gas. Men vermengt
het poedervormige mineraal, met behulp van
een platina spatel, met geconcentreerd zwavelzuur
tot een niet te dikken brij, en verwarmt daarna
den toestel met een kleine gasvlam. Het gas is,
} i g. 91 .
evenals zoutzuur, zeer gemakkelijk oplosbaar in
water, zoodat men een oplossing er van verkrijgen kan, door het uiteinde
der platina buis te laten reiken aan de oppervlakte van water, dat zich in
een platina kroes bevindt. De oplossing gaat met warmteontwikkeling gepaard, zoodat men den kroes in koud water moet plaatsen.
Eigenschappen. -- Het watervrije zuur, dat men door afkoeling vane
het gas kan verkrijgen, is een kleurlooze vloeistof, die reeds bij 19° kookt,
en dikke nevels in de lucht verspreidt door de binding met het daarin
aanwezige water. Op de huid gebracht, veroorzaakt het zeer gevaarlijke
wonden. De waterige oplossing vertoont zich als eene zeer zure, kleur
vloeistof, die zich, behalve in platina en lood, ook vrij goed in fles--loze
schen van caoutchouc laat bewaren.
Verhouding jegens kiezelzuur en silicaten.De meest sprekende
eigenschap, waaraan men dit zuur herkent, is zijne verhouding jegens
FLUOOltWATERSTOFZUUIt .
217
kiezelzuur en silicaten. Brengt men er b. v. zand, Si 0 2 mede in aanraking, dan wordt dit ontleed, onder vorming van fluoorsilicium en water,
volgens de vergelijking:
4HFl+Si0 2
—
SiFl 4 ±21T 2 0
Laat men het zuur inwerken op een oplosbaar of een onoplosbaar silicaat, dan wordt dezelfde gasvormige verbinding Si Fl o gevormd, terwijl
het metaal te gelijker tijd tot fluoormetaal overgaat, zooals in de volgende vergelijking wordt uitgedrukt met betrekking tot natriumsilicaat:
Na 4 SiO 4 ±8HF1 SiF1,^-{-4NaFl±4H 2 0
Toepassing hiervan bij chemische analysen en in de industrie. — Door deze eigenschap wordt men bij het chemisch onderzoek
van moeielijk te ontleden silicaten, zooals verschillende rotsgesteenten, in
de gelegenheid gesteld., om die verbindingen te analyseeren; het silicium
wordt als fluoorsilicium verwijderd, en de overblijvende fluoormetalen
verkeeren dan in een vorm, waaronder het qualitatief en quantitatief
onderzoek veel gemakkelijker wordt.
Maar ten anderen heeft het gebruik van dit zuur eene schoone toepassing
gevonden in het etsen op glas. Stelt men een glazen plaat aan de dampen
van het zuur bloot, dan wordt de oppervlakte spoedig mat ten gevolge van
de zoo even gemelde ontleding. Giet men echter eene waterige oplossing
van het zuur op glas, dan heeft wel dezelfde chemische reactie plaats,
maar het glas behoudt zijne gladde oppervlakte, aangezien de gevormde
fluoormetalen grootendeels in het water oplossen. Bedekt men nu een plaat
of eenig ander voorwerp van glas met een laagje was of etsgrond, zooals
men bij het koperetsen gebruikt, en maakt men daarin met een fijne stift
figuren of letters, waardoor alleen daar ter plaatse het glas bloot komt,
en stelt men zulk een toebereide plaat of ander voorwerp aan de dampen
van fluoorwaterstofzuur bloot, dan zal men na eenigen tijd, nadat de laag
was of etsgrond is weggenomen, een scherpe, matte ets in het glas ver-
Fig. 92.
kregen hebben. Fig. 92 stelt een boden bakje voor, waarin men het
mengsel van vloeispaath en zwavelzuur zeer zacht verwarmt, en waarop
men b. v. langs dien weg glazen platen ter etsing leggen kan.
218
FLUOORWATERSTOFZUUR.
Verder voorkomen van fluoor in de natuur. -- Behalve in het
fraaie mineraal vloeispaatll, dat dikwijls in prachtige tuben gevonden wordt,
en veelal door organische . verbindingen in de grootste verscheidenheid van
kleuren voorkomt, vindt men dit element nog op Groenland in het mineraal
k r y o 1 i e t h, dat een natrium - aluminiumverbinding er van is. Daarenboven
schijnt het in geringe hoeveelheden, evenals chloor, buitengewoon veel ver
te zijn in bijna alle gronden, zoodat het ook in de meeste planten-spreid
is gevonden, en, van daar overgaande in het dierlijk en menschelijk lichaam,
vooral in de beenderen en het email der tanden wordt aangetroffen.
PHOSPHORUS.
Atoomgewicht P = 3 1. — Moleculairgewicht in damptoestand P 4 = 124. — Densiteit
van den damp met betrekking tot lucht = 4.32. — Densiteit van den damp met
betrekking tot waterstof = 62.
,
Voorkomen in de natuur. -- 1)e zoo gemakkelijk brandbare phosphorus wordt, ten gevolge van vleze eigenschap, in de natuur alleen in
verbindingen aangetroffen. In het mineralenrijk komt hij hoofdzakelijk voor
in liet mineraal a p a t i e t, dat grootendeels uit calciumphosphaat bestaat,
en daarenboven nog in p h o s p ho r i e t, dat deze verbinding alleen uit
Ofschoon deze phosphorusmineralen in den regel in geene groote-makt.
hoeveelheden te gelijk worden aangetroffen, vinden wij hen toch in alle
gronden vertegenwoordigd. In die algemeene verspreiding is een van de
oorzaken gelegen, dat genoegzaam alle bodems in meerdere of mindere
mate geschikt zijn voor plantengroei, daar de planten voor hare ontwikkeling
noodwendig phosphaten moeten opnemen. Daardoor worden die zouten overal
door haar opgenomen, en grootendeels in de zaden opgehoopt, vooral in
die der granen, erwten en boonen, van waar zij vervolgens als voedsel overgaan in het dierlijk en menschelijk organisme, en hoofdzakelijk het skelet der
gewervelde dieren helpen opbouwen, dat grootendeels uit calciumphosphaat
bestaat. In verband met de assimilatie der voedsels in het -dierlijk en menschelijk en ook plantaardig lichaam, komen die phosphaten oorspronkelijk
in opgelosten toestand daarin voor, vandaar dat men ze ook in bijna alle
vochten aantreft, en vooral in de urine der zoogdieren, waaruit de alchimist
BRAND van Hamburg in 1669 het element het eerst afzonderde.
Bereiding. Sinds de Zweedsche scheikundige SCHEELE de afscheiding van phosphorus uit de beenderen heeft aangegeven, zijn deze nog
tegenwoordig het eenige materiaal voor de bereiding.
Versche beenderen bestaan gemiddeld uit 41 0 0 organische bestanddeelen,
lijmgevende stof, vet, enz., en uit 59 0/o zouten, die ongeveer 85°/o cal-
219
PHOSPHORUS.
ciumphosphaat bevatten, terwijl het overige uit magnesiumphosphaat, calciumcarbonaat en calciumfluoride bestaat, zooals de volgende analyse aangeeft:
Calciumphosphaat . . . . . . . . . . . . 85.7
Magnesiumphosphaat . . . . . . . . . . 1.7
Calciumcarbonaat . . . . . . . . .
9.1
C
alciumfluoride . . . . . . . . . . .
3.0
.
.....
99.5
De beenderen worden in de phosphorusfabrieken eerst wit gebrand, om
de organische bestanddeelen te, verwijderen. Dit geschiedt in schoorsteen
voortdurend in werking zijn ; van boven worden zij-vormigens,d
steeds met nieuwe beenderen gevuld, naarmate van onderen de totaal wit
gebrande worden verwijderd.
Het calciumphosphaat, hierin aanwezig, heeft tot formule Ca 3 P2 Oa en
is liet normale zout van het driebasische phosphorzuur H 3 P 0 4 , dat zijn
ontstaan te danken heeft aan de binding van 3 mol. H 2 0 aan 1 mol.
van het anhydrid P2 0 5 , dus:
P2 0 5 l-311 2 0 2H 3 PO 4
-
Uit deze vereeniging ontstaan 2 mol. zuur, waarin de 3 atomen H door
metalen zijn te substitueeren. Aangezien nu 1 atoom Ca steeds de plaats
vervangt van 2 atomen H, zullen er noodwendig 2 mol. H 3 P 0 4 moeten
samensmelten, om door substitutie van een even aantal waterstofatomen
het normale calciumzout te verkrijgen.
Behalve dit 3/b. zuur vormt het anhydrid P 2 0 5 nog twee andere zuren,
door zich te binden aan 1 en 2 mol. 112 0, zooals in de beide volgende
vergelijkingen wordt voorgesteld:
P2 0 5 4-H 2 0=2HP0.
P2 05 -f-2H2 0
11 4 P2 0 7
Het eerste, H P 0 3 wordt nbasisch phosphorzuur genoemd, omdat er in
het mol. slechts 1 atoom H aanwezig is, dat door een metaal kan gesub stitueerd worden, terwijl het tweede, 11 4 P 2 0 7 om dezelfde reden vierbasisch
genoemd wordt, ofschoon de 4 atomen H, die in het mol. voorkomen, alleen
bij paren kunnen vervangen worden, zelfs door die metalen, welke
slechts in de plaats van 1 atoom H treden, waarom het door sommige
scheikundigen ook wel met den naam van tweebasisch wordt bestempeld.
De normale calciumzouten, van deze beide andere zuren afgeleid, zijn
derhalve Ca P 2 0. en Cat P2 0 7 , en hebben de merkwaardige eigenschap,
om, met kool gegloeid, zoo lang phosphorus te ontwikkelen, totdat zij
in het normale zout van het 3/b. zuur zijn overgegaan, dat verder, hoe
langdurig ook daarmede gegloeid, constant van samenstelling blijft.
Men moet dus, voor de afscheiding van het element, het Ca 3 P2 0, in
de wit gebrande beenderen eerst veranderen in een dezer beide zouten.
220
PHOSPHORUS.
Uit do later te ontwikkelen vergelijking zal echter blijken, (lat het veel
voordeeliger is, om van het 1/b. zout uit te gaan; de eerste bewerking
dus heeft nu ten doel, om het Ca 3 P, 0$ om te zetten in Ca P2 0 6 .
Daartoe worden de wit gebrande beenderen fijn gemalen, en met zooveel
zwavelzuur ontleed, dat men het meest zure calciumzout verkrijgt; dus
2 atomen Ca moeten door 4 atomen H van 2 mol. H2 S 0 4 vervangen.
worden, volgens de vergelijking:
Ca 3 P2 0 8 +2H2 SO 4 CaH 4 P2 0 8 +2CaS0. 1
Dit zure zout is oplosbaar, zoodat daardoor het genoegzaam onoplosbare
gips, Ca S 0 4 gemakkelijk kan verwijderd worden.
Wanneer men nu de formule van dit zure zout Ca H„ Pz 0 a vergelijkt
met die van het normale 1/b. zout Ca P2 0^, dan is het lichtelijk in te
zien, dat de elementen van water er slechts aan behoeven ontnomen te
worden, om in het verlangde zout over te gaan, want:
Ca114 P2 0 8 .--2H 2 0 CaP 2 0.
Dit verlies geschiedt door verhitting, waaraan men het zure zout, dat
men na het uitdampen. der vloeistof overhoudt, blootstelt. De, dikke, stro
oplossing wordt echter, voor die bewerking, eerst met de noodige-perig
hoeveelheid fijn houtskoolpoeder vermengd, om het contact naderhand
tusschen de beide stoffen, die bij hevige gloeihitte op elkander moeten
inwerken, zoo volkomen mogelijk tot stand te brengen. De vochtige massa
wordt vervolgens zoo volkomen mogelijk van water beroofd, en daarna in
retorten van vuurvasten steen eerst geruimen tijd beneden roodgloeihitte
verhit, om de omzetting van het zure zout in het normale l/b. tot stand
te brengen. Wanneer dit punt zooveel mogelijk bereikt is, voert men de
warmte tot witgloeihitte op, waarna de afscheiding van phosphorus een
aanvang neemt.
Wij moeten nu gaan onderzoeken, welke reactie hier eigenlijk plaats
grijpt. Wanneer Ca P 2 0, door de inwerking der kool zooveel P verliest,
dat het eindelijk in Ca3 P2 0 $ overgaat, moeten hier noodwendig 3 mol.
tegelijk ontleed worden. Trekken wij dus die grootheden van elkander af,
dan zal blijken, wat die 3 mol. verliezen:
3CaP20,--Ca3P20 8 P4010 2P205
De afscheiding van phosphorus is dus een gevolg van de reductie, die
de verbinding ondervindt door de kool. Aangezien die onttrekking van
zuurstof plaats grijpt bij witgloeihitte, in tegenwoordigheid van een overmaat
van kool, zal er dus, behalve phosphorus, gelijktijdig kooloxyd ontstaan.
Vatten wij nu alle reacties te zamen, dan kan de bereiding voorgesteld
worden door de volgende vergelijkingen:
3 Ca3 P2 0a -}-6H 2 SO 4 3Ca1I4 P2 08 + 6CaSO 4
3 Ca H 4 P 2 08 3 CaP 2 0 6 ± H 2 0
3CaP2 0 6 -}- 10 C P4±Ca3P,06±10C0
-
-
PIIOSPIIORUS.
2 21
Hieruit blijkt dus, dat theoretisch slechts het 2 van den phosphorus
kan afgescheiden worden. Het overgebleven -3 gedeelte van de oorspronkelijke hoeveelheid Ca 3 P 2 0 8 wordt nu weder met eene nieuwe hoeveelheid
wit gebrande beenderen vermengd, en met zwavelzuur ontleed, zoodat
men bij de daarop volgende bereidingen hoe langer zoo meer de geheele
hoeveelheid phosphorus verkrijgen zal.
In de praktijk is echter nooit zulk een uitkomst te bereiken, te meer
omdat een deel van den phosphorus in den beginne als P 11 3 ontsnapt,
ten gevolge van een gering bedrag aan waterstof, die steeds in houtskool
aanwezig is, en ook, omdat het, met groote hoeveelheden werkende, zeer
moeilijk is, en veel tijd zou vereischen, om de laatste deden van het
zure 3/b. zout in het normale l/b. om te zetten, vóór en aleer de tem
witgloeihitte kan worden opgevoerd. In den beginne zal dus-peratuo
altijd een weinig phosphorus, in status nascens, zich met de waterstof,
eveneens in wording verkeerende, verbinden.
In fig. 93 is eene inrichting afgebeeld, om de fabriekmatige bereiding
Fig. 93.
verder duidelijk te maken. De gasvormige producten worden in water
geleid en afgekoeld. De phosphorus verzamelt zich in gesmolten toestand
op den bodem der ontvangers, terwijl het kooloxyd vrij in de lucht kan
ontsnappen.
Behalve den gewonen retortenvorm bezigt men tegenwoordig veelal
cilindervormige retorten van vuurvasten steen, evenals in de gasfabrieken
in gebruik zijn. De bewerking duurt ongeveer 2 dagen, waarna de ruwe
phosphorus van mechanisch medegevoerde kool en andere deeltjes wordt
gezuiverd, door hem onder water van 50 0 door zeemleder te persen, of
ook wel opnieuw te distilleeren in een stroom van koolzuur, om de oxydatie tegen te gaan, waarna hij in glazen buizen wordt gegoten, afgekoeld,
222
PHOSPHORUS.
on zoo in den vorm van pijpen, die steeds onder water worden bewaard,
in den handel gebracht.
Opbrengst. -- Uit 100 kilogram versche beenderen verkrijgt men, al naar
de samenstelling en zorgvuldige bewerking, 4,5 a 5,5 kilogram phosphorus.
Physische eigenschappen. Versch bereid is phosphorus bij (le
gewone temperatuur bijna kleurloos of geelachtig, doorschijnend en wasachtig van aard, zoodat men hem met den nagel krassen kan; op de ver
snede vertoont hij ook een wasachtigen glans. Bij 10° is de densiteit-sche
1.83. Op 44° smelt hij, en vormt dan eene geelachtig gekleurde, doorschijnende vloeistof, terwijl hij op 290°, buiten toetreding van lucht
natuurlijk, gaat koken, en dan in een kleurloos gas verandert, waarvan de
moleculen uit 4 atomen bestaan. Reeds ver beneden het kookpunt, zelfs
bij de - gewone temperatuur, verdampt phosphorus merkbaar, en zelfs kan
hij zeer gemakkelijk tegelijk met den damp van kokend water overgedistilleerd worden.
Het beste oplossingsmiddel is zwavelkoolstof, waaruit hij door langzame
verdamping kristalliseert in rhomben- dodecaëders, die tot het regelmatige
stelsel behooren. In water is phosphorus geheel onoplosbaar; langdurig
daarin bewaard, onder afsluiting van het licht, bedekt hij zich van lieverlede met eene witte korst, die eene kristallijne structuur vertoont, zoodat
hieruit blijkt, dat hij reeds van zelf van den amorphen in den gekristalliseerden toestand tracht over te gaan.
Het lichten van den phosphorus. — Deze eigenschap, waaraan hij
zijn naam verschuldigd is, van een Grieksch woord afkomstig, dat 1 i c h td r a g e r beteekent, is eene van de meest kenschetsende van den gewonen
phosphorus. Dit verschijnsel, dat menigeen door middel van lucifers in
't duister reeds zal hebben opgemerkt, en zeer sterk te voorschijn treedt
wanneer men, eveneens in 't duister, met een stuk phosphorus over de
eene of andere oppervlakte strijkt, is nog niet genoegzaam verklaard. Het
gaat steeds vergezeld met eene langzame verdamping, waarbij in de atmosfeer gelijktijdig oxydatie plaats grijpt tot phosphorigzuur, terwijl de
omringende zuurstof voor een deel in ozoon overgaat, zoodat de reuk
van phosphorus van tweeërlei afkomst is.
Niet alleen dat phosphorus vooral • in vochtige, warme lucht lichtgevend
is, maar men heeft ook waargenomen, dat hij hetzelfde verschijnsel ver
luchtledige. In zuivere zuurstof is hij niet lichtgevend, ter--tonihe
wijl dit verschijnsel in de lucht geheel en al wordt opgeheven, wanneer
gelijktijdig geringe hoeveelheden van sommige indifferente gassen er mede
worden gemengd, zooals dampen van terpentijnolie, nether, alcohol, lichtgas.
Invloed van de warmte en van het licht. Wanneer phosphorus
eenigen tijd aan den invloed van het zonlicht wordt blootgesteld, wordt
de oppervlakte bedekt met een ondoorschijnend, bruin huidje, dat niets
anders dan een bizondere toestand, eene veranderde moleculaire van het
PHOSPHORUS .
223
element is. Door deze werking wordt echter de daaronder gelegen massa
aan den invloed van het licht onttrokken, en blijft dus gewone phosphorus.
De ondervinding heft geleerd, dat deze verandering meer volkomen
kan tot stand gebracht worden door verwarming op 240 ° a 250° gedurende * eenige uren onder afsluiting van de lucht.
In fig. 94 is een toestel afgebeeld, waardoor men in staat is, aanzien
hoeveelheden gewonen phosphorus in die bruinroode modificatie om-lijke
te zetten. De buitenste gietijzeren ketel bevat een metaa lb l ad van gelijke
gelijke deelen
1
gesmolten lood en tin,
waarin een kleinere ijze
k
ren ketel met zand geplaatst
•
o^/^
is. Daarin bevindt zich
d
eindelijk
e het vat, waarin e
` ÍIr'
/^"
d
,
^^^
gewone phosphorus wordt
^^^^
r/
/ /% ///
' 11
,
gedaan, welke in dien amo r -
i M. %^'
a
^^
nr
b
1phen toestand moet ome-
.1
^ ^.
'%'"^"'
zet worden. Aan het dek-
y^
o^
sel is een buis verbonden, iii% %j
%^,, „^^ .^^,,,,
/^^,
die
in
kwik is gedompeld,
om de lucht af te sluiten.
%n iii/4 iii aims,,
De vereischte temperatuur
.
..
wo1dt edurende al den t^ d
/ r^^ ^v
Vii;; s^vnn ^///mei.'
^^/^^, ^^^ //^^ ^^^, ^^^ A5 J
,'
,
/ /a ^G^^
,ri^^^^ na,
goed
door thermometers e.
controleeed, die zich, zoowel in het gesmolten metaal-
Fig. 94.
mengsel, als in het warme
zand bevinden. De buis
wordt van tijd tot tijd met een lampje verwarmd, om den daarin ver
gewonen phosphorus weder te smelten, en zoodoende verstopping-dichten
te voorkomen.
Na afloop der verhitting, en na volkomen bekoeling, wordt de veranderde phosphorus met zwavelkoolstof behandeld, om den nog onveranderd
gebleven gewonen phosphorus daaruit op te lossen, daar men toch niet
in staat is, om, hoe lang ook verwarmd, de geheele hoeveelheid in amor
-phen
om te zetten.
Deze zoogenaamde roode of amorphe phosphorus is de belangrijkste
modificatie, die wij van dat element kennen. Zij is evenwel niet de eenige,
maar voor ons doel zullen wij het hierbij laten.
Onderscheid tusschen gewonen en rooden phosphorus. — Om het
onderscheid, zoowel in physische als chemische eigenschappen goed te overzien, volgen hier in de beide kolommen de meest kenmerkende verschillen:
224
PHOSPHORUS.
Gewone phosphorus.
1. Is bijna kleurloos, doorschijnend, en kan
kristalliseeren.
2. Heeft eene densiteit van 1.83.
3. Lost zeer gemakkelijk op in zwavel
-kolstf.
4. Licht aan de lucht.
5. Oxydeert zich aan de lucht, en moet
daarom onder water bewaard worden.
6. Smelt bij 44°.
7. Ontvlamt bij ongeveer 60°.
8. Is in de hoogste mate vergiftig.
Roode phosphorus.
1. Is bruinrood van kleur en amorph.
2. Heeft eerre densiteit van 2.14.
3. Is onoplosbaar in zwavelkoolstof.
4. Licht niet aan de lucht.
5. Oxydeert niet aan de lucht, en kan dus
zonder beschuttende vloeistof bewaard
worden.
6. Is in onveranderden toestand onsmeltbaar.
7. Ontvlamt bij 260°, na eerst in gewonen
phosphorus te zijn veranderd.
8. Is onschadelijk.
Verhouding jegens vrije zuurstof. — Bij langzame oxydatie aan
(le lucht gaat een massief stuk gewone phosphorus in phosphorigzuur over.
Verkeert hij evenwel in fijn verdeelden toestand, dan heeft de oxydatie
zoo snel plaats, dat de plaatselijk ontwikkelde warmte aanzienlijk genoeg
wordt, om het overige vlam te doen vatten.
Om dit verschijnsel te doen plaats grijpen, lost men een stukje phosphorus in zwavelkoolstof op, en giet die vloeistof uit over een stuk fi1treerpapier. De zwavelkoolstof verdampt dan zeer snel, en laat den phosphorus aan de oppervlakte van het papier in zulk een fijn verdeelden
toestand over, dat hij spoedig ontbrandt.
Verhit men phosphorus even boven zijn smeltpunt, of raakt men hem
met een verwarmd glazen staafje even aan, dan ontbrandt hij eveneens,
en wel met een sterk lichtgevende vlam, onder verspreiding van een prik
witten nevel van phosphorzuuranhydrid P 2 05 , het hoogste oxyd,-kelnd,
(lat wij van dit element kennen.
Door de geringe temperatuursverhooging, die hierbij noodig is, wordt
het nu duidelijk, waarom phosphorus door enkele wrijving over eene ruwe
oppervlakte reeds kan ontbranden, omdat daardoor hier of daar allicht de
vereischte temperatuur wordt bereikt, die noodig is, om de eerste deeltjes
te ontsteken, waardoor het geheel dan vlam vat. Op dit beginsel berust
het gebruik der lucifers.
De neiging om zich te oxydeeren is ook zoo sterk, dat phosphorus
onder water brandt, als men een stroom van zuurstof er op richt, wanneer hij slechts even boven zijn smeltpunt is verwarmd.
Bij de verbranding van kool hebben wij gezien, dat dit element twee
oxydatieprod ucten levert, C 0 en C 0 2 , al naarmate weinig of veel zuurstof toetreedt; die zelfde eigenschap vertoont ook phosphorus. Bij ruime
toetreding, in de open lucht b. v., ontstaat er altijd 12 0., maar ver
ruimte, of gemakkelijker in een-brandtmehilucvrdne
PHOSPHORUS.
225
schuin geplaatste glazen buis, dan is de aanvoer van lucht gering, en dan
verbrandt hij met een flauw licht, onder vorming van phosphorigzuuranhydrid P 2 0 3 .
Verhouding jegens gebonden zuurstof. — Het is lichtelijk te vermoeden dat een stof, die zoo gemakkelijk brandbaar is, door gemakkelijk
zuurstof afgevende lichamen eveneens zal geoxydeerd worden. Dit is o. a.
het geval met salpeterzuur en zijne zouten, en daarenboven met de chloraten. Brengt men een weinig phosphorus met sterk salpeterzuur in aan
dan heeft er bij verwarming een hevige reactie plaats onder het-raking,
uitstooten van bruine dampen. Gebruikt men eenigszins verdund salpeterzuur, dan heeft de oxydatie langzamer plaats, en het proces kan ook
beter bestudeerd worden. Evenals bij kool ontstaat hier het hoogste oxydatieproduct, P 2 0 5 , dat bij zijn wording dadelijk in phosphorzuur H 3 P 0
overgaat.
De oxydatie door nitraten en chloraten geschiedt reeds door wrijving,
wanneer de phosphorus daarmede goed vermengd is, zooals bij de lucifers wordt waargenomen.
De roode phosphorus wordt door salpeterzuur en nitraten moeielijker
aangetast. Met kaliumchloraat vermengd, heeft de oxydatie door wrijving
evenwel vrij gemakkelijk plaats, zoodat deze modificatie in den laatsten
tijd veel in gebruik is gekomen voor de vervaardiging van onscelijke
lucifers. Aangezien door de ondervinding ten volle is bewezen dat de
zoogenaamde Zweedsche lucifers aan de billijke eischen van goede vuur
voldoen, ware het wel te wenschen, dat de invoer en de verkoop-makers
van lucifers met gewonen phosphorus bij de wet werd verboden.
Gebruik van den phosphorus tot het vervaardigen van lucifers. Men onderscheidt in 't algemeen twee soorten, de vroeger gebruikelijke met gewonen en de tegenwoordig vrij algemeen gebruikelijke,
zoogenaamde Zweedsche, met rooden phosphorus.
De houtjes der eersten worden eerst met een der uiteinden gedompeld
in dun vloeibare zwavel, en daarna in een papje, dat hoofdzakelijk uit
gewonen phosphorus bestaat, en waarvan het volgende tot voorbeeld kan
strekken:
Phosphorus .. .. . ... .. .. 10 0.
Lijm (ook wel gom) . . . . . . . 80.
Water . . . . . . . . . . . . . . 9 0.
Fijn zand . . . . . . .. . . . . . 80.
Roode oker . ..
20.
4.
Vermillioen of Berlijnsch blauw.
!
De groote hoeveelheid lijm of gom is hier noodig, om de langzame
oxydatie van den phosphorus aan de lucht te voorkomen. Die stoffen
spelen dus hier de rol van beschermend vernis.
226
PHOSPFioituS.
De houtjes van de Zweedsche, onschadelijke lucifers worden gedompeld
in liet volgende mengsel:
Kaliumehloraat. 32.
Kaliumd ichromaat. . . . . . . 12.
Menie . . . . . . . . . . . . . 32.
Natuurlijk zwavelantimonium. 24.
Deze soort van lucifers ontvlammen zeer moeielijk op eerre ruwe oppervlakte, maar gemakkelijk op den buitenkant der doosjes, waarop reepjes
papier geplakt zijn, bestreken met liet volgende mengsel:
Roode phosphorus. . . . . . . . 8.
Natuurlijk zwavelantimonium . . 9.
Aangezien de roode phosphorus niet aan de lucht oxydeert, behoeft
men voor deze beide mengsels slechts zooveel lijm te gebruiken, als noodig is voor den goeden samenhang der massa.
Verhouding jegens de overige metalloïden. — Phosphorus laat
zich niet direct vereenigen met waterstof, stikstof en kool, maar wel met
zwavel en de halogenen.
Bij het tot stand brengen der verbindingen vertoont gewone phosphorus eene veel grootere activiteit dan roode, zoo zelfs, dat men voor de
bereiding van velen den rooderg verkiest, om het mindere gevaar, dat er
mede gepaard gaat.
Gewone phosphorus is in de hoogste mate vergiftig. --- Wij
hebben er reeds met - een enkel woord melding van gemaakt, dat de gewone phosphorus vergiftig is in tegenoverstelling van den rooden. Geringe
hoeveelheden zijn daartoe reeds voldoende, terwijl de uitwerking hoofd
zenuwstelsel schijnt plaats te hebben. Tot nu toe is nog-zakelijopht
geen tegengif bekend.
Door deze eigenschap wordt gewone phosphorus dan ook veel gebruikt,
om schadelijk gedierte, zooals ratten en muizen, te dooden, door hem
met eetbare stoffen, zooals meel en boter, te vermengen.
Opsporing van phosphorus bij vergiftiging. Aan de beschreven eigenschappen is dit element zeer gemakkelijk te herkennen, wanneer
het in zuiveren toestand aanwezig is. Moeielijker wordt het, wanneer liet
in geringe hoeveelheid onder andere stoffen is vermengd, b. v. in den
inhoud der maag bij vergiftiging. Om het in dergelijke gevallen op te
sporen, en te herkennen, moet men het door vervluchtiging afzonderen
met behulp van waterdamp, die het gemakkelijk medevoert, en dan in
het duister liet lichten van den damp waarnemen. MITSCHERLICH heeft
PIIOSPIIO RUS.
227
hiervoor een zeer geschikten toestel uitgedacht, die in fig. 95 is afgebeeld.
1)e kookkolf A bevat de zelfstandigheid, waarin men vermoedt, dat
phosphorus aanwezig is, aangemengd met eene voldoende hoeveelheid
water, en een weinig verdund zwavelzuur. Het geheel wordt aan de kook
gebracht, en de waterdamp geleid door een dubbel omgebogen glazen
buis, die bij c door een vertikaal staanden af koeliiigstoestel gaat, voort
gevoed met koud water uit het reservoir 1). I)e damp zal dus-duren
Fig. 95.
vloeibaar worden daar ter plaatse, waar de buis met koud water is omgeven. De gecondenseerde waterdamp wordt opgevangen in een daar
onder geplaatste flesch C. Op die zelfde plaats zal men in het duister
binnen in de buis een lichtenden ring waarnemen, al is de hoeveelheid
vrije phosphorus, in den damp aanwezig, nog zoo gering. Het lichten van
den phosphorus is dus hier een gevolg van de oxydatie van den damp
door de zuurstof van de lucht, waarmede hij in aanraking komt. De reactie
228
PHOSPHORUS.
is zoo gevoelig, dat men bij het distilleeren dit verschijnsel een half uur
lang kan gadeslaan, wanneer de hoeveelheid phosphorus niet meer dan
twee milligram bedraagt, oorspronkelijk aanwezig in een massa van 500
gram van het mengsel. Is er veel phosphorus aanwezig, dan vindt men
een groot gedeelte in het gecondenseerde water in den vorm van kleine
bolletjes, die dan weder kunnen dienen, om andere eigenschappen er van
aan te toonen.
ZUURSTOFVERBINDINGEN EN ZUREN VAN PHOSPHORUS.
Tot nu toe zijn slechts met zekerheid twee oxyden van phosphorus bekend, die beiden anhydriden zijn, namelijk:
P2 05 phosphorzuuranhydrid en
P2 0 3 phosphorigzuuranhydrid.
Met 3 mol. water te zamen gebracht, vormen beiden zuren volgens de
vergelijkingen :
P2 0 5 ± 3 H 2 0 2 H 3 P 0 4 , phosphorzuur en
P2 O 3 -}- 3 112 O
2 H 3 P 0 3 , phosphorigzuur.
Daarenboven bestaan er nog twee modificaties van phosphorzuur, ten
gevolge van het vermogen van het anhydrid, om ook twee en één mol.
water te binden, zooals door de volgende vergelijkingen wordt voorgesteld:
P2 05 -1-2H 2 O H4P207
P2 0 5 ±H2 0 2HP0 3
Bij de bereiding van phosphorus hebben wij reeds opgemerkt, dat de
drie verschillende zuren het best van elkander kunnen onderscheiden
worden door de namen drie-, vier- en éénbasisch phosphorzuur, naar aanleiding van het aantal waterstofatomen, die tegen metalen kunnen verwisseld worden. Veelal wordt het normale phosphorzuur, H3 P 0 4 , gewoon
phosphorzuur of ook wel kortweg phosphorzuur, het vierbasische pyro- en
het eénbasische metaphosphorzuur genoemd.
Het P2 0 3 vormt geen zuurmodificaties.
Behalve deze zuren is nog bekend het onderphosphorigzuur H 3 P 0 2 ,
waarvan het anhydrid nog niet is daargesteld. Door onttrekking der waterstof in den vorm van water, zal dus het hypothetische anhydrid tot
moleculairformule moeten hebben P2 0, want:
_.
2 H 3 P 02 3H20... P20
OXYDEN VAN PHOSPHORUS. 229
Bij de verbranding van phosphorus zal men ondervinden, dat er steeds
een geelbruine, vaste stof achterblijft, die ook een oxyd schijnt te zijn,
maar waarvan de samenstelling nog niet met genoegzame zekerheid is
bekend.
PHOSPHORZUUR- EN PHOSPHORIGZUURANHYDRID,
P2 05 EN P 2 0 3 .
Bereiding en eigenschappen. — Beide anhydriden kunnen niet
anders dan door directe vereeniging van phosphorus met droge zuurstof
verkregen worden. Verbrandt phosphorus met een sterk lichtgevende
vlam bij ruime toetreding van lucht, dan ontstaat altijd de hoogste
verbinding P2 0 5 . Dit kan in 't klein aangetoond worden, door een
stukje phosphorus onder een glazen klok op een porseleinen bord te
verbranden, zooals fig. 96 aangeeft. De witte dampen van het
anhydrid ballen eenigszins tot
vlokken te zamen, en vallen op
het bord neder.
Bij het wegnemen van de
klok vindt men het bord bedekt
met een sneeuwwitte, vlokkige
zelfstandigheid, die, in aanraking
met de vochtige lucht, dadelijk
in volumen vermindert, en reeds
na korten tijd in een vloeistof
verandert door den overgang
tot Fig. 9fl.
een zuur, tengevolge van de vereeniging met het water uit de
atmosfeer. Verzamelt men zoo snel mogelijk eene zekere hoeveelheid
van het anhydrid met behulp van een spatel, en werpt men het in
water, dan heeft de plotselinge vereeniging daarmede plaats onder een
sissend geluid. Van alle bekende stoffen is deze de meest geschikte,
om gassen volkomen droog te verkrijgen; vandaar dan ook dat DUMAS
bij de synthese van water en de analyse der lucht daarvan gebruik heeft
gemaakt.
Het is gemakkelijk in te zien, dat men op deze gebrekkige wijze er
moeielijk in slagen kan, om het zuivere anhydrid in groote hoeveelheden
230
OYYDEN VAN PIIOSPIIORUS.
te, bereiden. Daartoe kan men den toestel bezigen, in fig. 97 afgebeeld.
In den hals van den glazen ballon is een porseleinen buis bevestigd,
waaraan van onderen een dito schaaltje aan platinadraden opgehangen is.
De eene zijdelingsche hals is met één of meer U-vormige chloorcalciumbuizen verbonden, om de lucht te drogen, die door een aspirator, bevestigd aan het tegenovergestelde uiteinde van den toestel, in den ballon
wordt gezogen. Zoodra de aspirator in werking is gesteld, werpt men
achtereenvolgens kleine stukjes goed afgedroogden phosphorus door de
porseleinen buis in liet schaaltje, steekt het eerste met een verwarmd
glazen staafje aan,
en sluit daarop
telkens weder het
boveneinde der
buis met een porseleinen plaatje. De
verbranding gaat
op die wijze geregeld voort ; het
grootste gedeelte
van het oxyd valt
in den ballon in
vlokken neder, terwijl het overige
zich in de flesch
verzamelt.
Verbrandt men
daarentegen
nu
Fig. 97,
phosphorus in een
glazen buis, die
eenigszins hellend is geplaatst, om zoodoend e g e r i n g e n t o e, v o e r van
lucht te verkrijgen, dan verbrandt de phosphorus met een bleek groenachtige vlam tot P2 0 3 .
Ook dit oxyd is een sneeuwwitte stof, die, aan de lucht verhit, onder
opname van zuurstof, weder tot het hoogste oxyd Pz 0 5 overgaat. In een
neutrale atmosfeer verhit, vervluchtigt het phosphorigzuuranhydrid vrij
gemakkelijk, terwijl het phosphorzuuranhydrid daartoe witgloeihitte noodig
heeft.
Ook het P2 0 3 is uitermate hygroscopisch, zoo zelfs, dat het, in de
lucht gebracht, soms ontvlamt door de temperatuursverhooging, ontstaan
door het binden van het atmosfeerische water.
231
1DE ll RIE PHOSPHORZU_IIEN, II P 0 3 , H,4 I'2 0 7 , H 3 P 0 } .
Bereiding. — Wanneer P2 0 5 zich met water verbindt zonder merk
dus b. v. bij het vervloeien aan de lucht,-baretmpusvhogin,
of door het met Bene ruime h o e v e e l h e i d water te overgieten, waar
bindingswarmte zich daarover dadelijk verdeelt, dan ontstaat altijd -dore
het éénbasische zuur. Eene oplossing daarvan gaat echter binnen eenige
dagen, onder verdere binding van water, eerst in het vierbas. en eindelijk
in . het normale driebas. over. Die overgang geschiedt evenwel spoedig
door warmte, door de oplossing gedurende eenigen tijd aan de kook te
houden.
Wederkeerig kunnen die drie verschillende zuren in de andere richting
door verhitting onder verlies van water in elkander overgaan. Dampt men
dus de oplossing van het driebas. zuur uit, en verhit men dit langdurig
op ruim 200°, dan verandert het onder waterverlies:
2H 3 PO 4 -11 2 0 =H 4 P2 0 7
in het vierbas., en dit gaat bij gloeihitte geheel en al in het éénbas.
over, want:
H4P207---H20 2HP0 3
Langs deze wegen zijn vooral de beide uiterste zuren in voldoende
zuiverheid te bereiden. Voor eenigszins groote hoeveelheden verkiest men
echter de oxydatie van phosphorus met salpeterzuur. Te dien einde laat
men niet te sterk salpeterzuur (van 1.2 densiteit) in een retort bij matige
warmte op het element inwerken. Een aangelegde ontvanger dient om het
overdistilleerende salpeterzuur op te vangen, ten einde het van tijd tot
tijd weder in de retort over te gieten. Wanneer al de phosphorus is ver
dampt men de oplossing uit, zorg dragende, dat de temperatuur-dwen,
daarbij niet hooger klimt dan tot 200°. Het overblijvende driebasische
zuur kan, in een weinig warm water opgelost, bij bekoeling in kristallen
verkregen worden. Door dit zuur in een platina kroes te gloeien, totdat
het niet meer in gewicht afneemt, verkrijgt men het eénbasische zuur,
dat, hoe hevig ook verder gegloeid, zijne constitutie bewaart, en hij bekoeling zich als eene doorschijnende, ijsachtige zelfstandigheid vertoont.
Constitutie van - de zouten der drie zuren. -- In deze drie zuren
kan a 1 d e waterstof door metaal vervangen worden.
Bij het zwavelzuur en het koolzuur, die tweebasisch zijn, hebben wij
reeds gezien, dat de waterstof ook ten d e e 1 e kan vervangen worden,
waardoor met de metalen, die in de plaats van 1 atoom H treden, zure
zouten ontstaan ; eveneens is dit hier het geval. Het normale H 3 P 0 !
levert met kalium en natrium de volgende drie soorten van zouten:
Na3PO4—Na2HPO4 -- NaH2PO4
232
DE DRIE PHOSPHORZUREN.
dus, behalve het normale, nog twee verschillende zure zouten. Daarenboven
kan men de waterstofatomen ook door verschillende metalen substitueeren,
zooals later bij de metaalverbindingen blijken zal.
Het vierbasische zuur zou naar dezen regel vier soorten van zouten
moeten leveren, maar de ondervinding leert, dat de waterstof slechts bij
paren atomen tegelijk te substitueeren is; daarvan bestaan dus slechts een
normaal en een zuur zout, zoodat de algemeene • formules daarvoor zijn:
M4 P2 0 7 — M 2 H 2 P 2 0 7
Het éenbasische zuur is natuurlijk slechts in staat, om eëne reeks van
zouten te leveren, waarvan de algemeene formule dus wordt voorgesteld
door:
MP03
Evenals de zuren, in water opgelost, achtereenvolgens in elkander
overgaan, en er eindelijk het normale H3 P 0 4 ontstaat, zoo heeft dit
eveneens met de zouten in . oplossingen plaats, maar veel langzamer.
Brengt men deze echter onder dezelfde voorwaarden, door hen in de
gelegenheid te stellen, om basis op te nemen, waardoor de normale
zouten kunnen ontstaan en geene zure, zooals alleen in tegenwoordigheid
van water, dan geseliiedt die overgang spoedig. De volgende vergelijkingen
maken dit duidelijk
2NaP0 3 ±2Na0H Na4 P2 0 7 +H 2 0
Na4 P2 0 7 -1- 2 Na 0 H 2 Na 3 P 0 4 + H 2 0
In de natuur komen dan ook niet anders dan phosphaten van het
driebasische zuur voor; zoowel apatiet als phosphoriet, en de phosphaten in
de planten en in het dierlijk organisme zijn nooit anders van constitutie.
Eindelijk moeten wij omtrent den overgang der zouten in elkander nog
doen opmerken, dat de zure zouten door sterke verhitting de waterstof
in den vorm van water verliezen, waarin wij dikwijls een geschikt hulpmiddel bezitten, om zouten van een bepaald zuur langs een gemakkelijken weg te verkrijgen. Voorbeelden hiervan worden door de volgende
vergelijkingen uitgedrukt:
2 Na t H P 0 4 Na4 P2 0 7 ± H2 0
Na H2 PO 4 Nap0 3 +H2 0
Herkenning der drie verschillende phoophorzuren. Wanneer
men de drie verschillende zuren in oplossing heeft, kan men hen van
elkander onderscheiden door de volgende herkenningsmiddelen : vooreerst
heeft het eenbasische zuur de eigenschap, om eiwit te doen stollen, gelijk dit door warmte geschiedt. Voegt men dus bij eene oplossing van
een phosphorzuur een weinig versch eiwit, en verandert dit dadelijk in
eene witte, ondoorschijnende massa, dan is dit een bewijs voor de tegen-
DE DRIE PHOSPHORZUREN.
233
woordigheid van het eenbasische zuur, want de beide andere zuren oefenen
daarop geen invloed uit.
Is het nu te doen, om het onderscheid der beide andere zuren aan te
toonen, dan maakt men gebruik van de verschillende kleur der onoplosbare zilverzouten. Die zouten ontstaan echter alleen door wederzijdsche
ontleding van de phosphaten, zoodat de zuren eerst met een basis, b. v.
Na 0 H, in oplosbare zouten veranderd moeten worden, en dan een zilveroplossing moet toegevoegd worden. Om die beide reacties na te gaan,
kan men het in den handel voorkomende Nat H P 0. 1 nemen, dat met
zilvernitraat een gee 1 gekleurd neerslag geeft van het normale driebasische zout, volgens de vergelijking:
Na2 HPO 4
-}-
3AgNO 3 Ag3 PO 4 +2NaNO 3 +HNO 3
Verhit men een weinig van dit zelfde zout, waardoor het in het normale vierbasische overgaat, en ontleedt men dit daarna in oplossing met
zilvernitraat, dan ontstaat er een w i t gekleurd onoplosbaar zilverzout,
volgens de vergelijking:
Na 4 P2 0 7 +4AgNO 3 Ag4 P2 0 7 ±4NaN 0 3
Verkeert het eenbasische zuur reeds in . den toestand van een phosphaat,
dan kan men het ook daarin herkennen door de onoplosbaarheid van het
bariumzout in zoutzuur. De normale oplosbare zouten der drie zuren doen
namelijk met een bariumchlorideoplossing een wit neerslag ontstaan van
de correspondeerende bariumzouten, maar die van het vier- en driebasische
zuur worden weder door zoutzuur opgelost, terwijl dit met het eenbasische
bariumphosphaat niet het geval is. Om diezelfde reden zal dus bariumchloride ook in het vrije éenbasische zuur hetzelfde neerslag teweegbrengen,
daar het vrij wordende zoutzuur er niet oplossend op inwerkt.
PHOSPHORIGZUUR, 11 3 P 0 3 .
Bereiding. -- Dit zuur kan, evenals het phosphorzuur, direct uit zijn
ailhydrid worden opgebouwd, door dit met water in aanraking te brengen.
Veel gemakkelijker evenwel kan men het verkrijgen, door stukken phosphorus langzaam aan de steeds waterhoudende lucht te laten oxydeeren,
het best door ze in een trechter te plaatsen, en de sterke zure oplossing
in een flesch op te vangen.
Evenals zwaveligzuur en zijne zouten gemakkelijk
Eigenschappen.
in zwavelzuur en sulfaten overgaan, zoo gaat ook dit zuur, zelfs aan de
lucht, en door oxydatiemiddelen, zooals salpeterzuur en de halogenen
—
234
PHUSPIIOILIGZUUR.
in tegenwoordigheid van water, gemakkelijk in phosphorzuur over; zelfs
werkt het zoo reduceerend, dat het de zouten van de edele metalen,
zooals die van kwik en zilver, volkomen ontleedt, onder afscheiding der
metalen zelve.
ve zouten gaan eveneens gemakkelijk door oxydatie over in phosphaten,
zoodat zij ook nooit in de natuur worden aangetroffen.
Hunne constitutie is afwijkend : van de drie waterstofatomen van het
zuur kunnen er slechts twee door metalen worden gesubstitueerd ; hunne
algemeene formule is dus:
M 2 HP0 3 .
VERBINDINGEN VAN PHOSPHORUS MET WATERSTOF.
Vorming en bereiding. -- Phosphorus laat zich met waterstof niet
direct vereenigen, maar wel wanneer beide elementen in status nascens
verkeeren, op dezelfde wijze b. v. als wij vroeger de vereeniging van
zwavel met waterstof hebben beschreven. Wordt dus een phosphormetaal
met een zuur ontleed, dan zal het metaal met de waterstof van het zuur
van plaats verwisselen.
Onder de phosphorusmetalen, die zich gemakkelijk laten bereiden, komt
in de eerste plaats het phosphorcalcium in aanmerking, dat men verkrijgt,
door stukjes kalk in phosphordamp te gloeien. Deze
verbinding wordt door zoutzuur ontleed volgens de
vergelijking:
P2 Ca 3 ±6HC1-2PH 3 ±3CaC1 2
Daarenboven wordt deze verbinding ook ontleed door
water, waarbij men het opmerkelijke verschil aantreft,
dat de meeste der gasbellen aan de lucht van zelf ontbranden, en witte kringen vormen, bestaande uit 11 3 P 0 4 ,
zooals in fig. 98 is afgebeeld. De zelfontbranding aan
de lucht, voorgesteld door:
=
H 3 PO 4
PH 3 -}- 2
0
is een gevolg van de tegenwoordigheid van eene geringe hoeveelheid damp eener andere, vloeibare verbinding P 2 114 , die dit
vermogen bezit, terwijl het gasvormige P H 3 , dat al l e- e n ontwijkt bij de
vorige reactie, die eigenschap mist, en met een brandend voorwerp moet
in aanraking gebracht worden, om aan de lucht te ontbranden.
Fig. 98.
.
PIIOSPIIORWATERSTOF.
2,3)5
Phosphorwaterstof vormt zich ook, wanneer men phosphorus in water
verhit, waarin een oplosbare basis aanwezig is. Uit de eigenschappen van
(lit element is. gebleken, dat het op zichzelf het water niet ontleedt, maar
wanneer het blijkt, dat de tegenwoordigheid van een basis P 11 3 doet
ontwikkelen, waarvan de waterstof afkomstig is van het water, ontstaat
natuurlijk de vraag, wat er met de restanten der mol. H 2 0 is gebeurd.
Het ligt voor de hand, dat hier een zuur moet gevormd zijn onder den
invloed der basis, om daarmede een meer constante verbinding, een zout,
te vormen. Het onderzoek heeft bewezen, dat een deel van den phosphorus
bij deze reactie als een onderphosphorigzuurzout M 112 P 0 2 optreedt.
Bezigen wij dus hiertoe gebluschte kalk als basis, dan is de oorspronkelijke inwerking deze:
P4 ±6H 2 0 PH 3 ±3H 3 P0 2
Dit onderphosphorigzuur treedt nu dadelijk met de kalk in verbinding,
en gaat daardoor over in een zout, onder afscheiding van water. Hoewel
Fig. 99.
3 atomen waterstof bezittende, leert de ondervinding, dat er slechts één
door metalen te substitueeren is, en daar het atoom calcium steeds de
plaats van twee atomen waterstof vervangt, moeten er dus 6 mol. van
het zuur tegelijk in het zout worden omgezet, volgens de vergelijking:
23 6
PHOSPHORWATERSTOF.
6 H(H 2 P0 2 )±3 Ca0 2 H 2
-
3 Ca(H2 P0 2 )2 + 6 H 2 O
zoodat al de reacties te zamen kunnen voorgesteld worden door:
2P4 + 12H2 0±3Ca0 2 H 2
= 2PH +3Ca(H P0
3
2
2 )2
±6H 2 0
Om de bereiding volgens dit beginsel ten uitvoer te brengen, moet
men gebluschte kalk met water tot een vochtige massa brengen. Hiermede
bedekt men den bodem van een kookkolfje ter hoogte van een centimeter,
legt daarop, gelijkmatig over de oppervlakte verdeeld, eenige stukjes
phosphorus, en vult vervolgens het kolfje zooveel mogelijk met dezelfde
massa aan. In den hals wordt een kurk met glazen buis bevestigd, en
het kolfje op een zandbad zacht verwarmd. Brengt men nu het omgebogen uiteinde der buis onder de oppervlakte van het water in een
waterbak (fig. 99), dan bemerkt men al spoedig een gasontwikkeling. De
eerste hoeveelheden phosphorwaterstof ontbranden van zelf binnen in den
toestel, maar zoodra de overgebleven stikstof grootendeels is uitgedreven,
ontbrandt iedere gasbel, die uit het water te voorschijn treedt, aan de
lucht, en vormt een prachtigen, witten, hollen ring van phosphorzuur. Bij
het gebruik ' van een paar gram phosphorus duurt dit eigenaardige ver
-schijnel
wel een uur lang.
Wil men aanzienlijke hoeveelheden phosphorwaterstof ontwikkelen, dan
moet men phosphorus met een sterke oplossing van Na 0 H verwarmen.
De reacties, die hierbij plaats grijpen, zijn dezelfde als bij het gebruik
van kalk, maar door eene secundaire werking ontwikkelt er te gelijker
tijd vrije waterstof, die gewoonlijk in den beginne een hevige ontploffing
binnen in den toestel veroorzaakt. Om dit gevaar te voorkomen, moet
men de lucht uit den toestel door lichtgas vervangen.
Eigenschappen. -- De P H 3 , die bij deze reacties grootendeels ontstaat,
is een kleurloos, onaangenaam riekend gas, van eene densiteit van 1,185.
In zuiveren toestand is het niet van zelf ontbrandbaar, maar ontvlamt
buitengewoon gemakkelijk, wanneer het met een brandend voorwerp in
aanraking wordt gebracht. Leidt men het gas door een U-vormige buis,
die in een koudmakend mengsel is geplaatst, dan verzamelt zich daarin
de reeds gemelde vloeibare verbinding P2 H4 , welke alleen die belangrijke
eigenschap van zelfontbranding bezit.
Deze verbinding wordt gemakkelijk ontleed, zooals door zoutzuur, in
het gasvormige en in eene derde, vaste verbinding P4 H2 , die zich als
een geel gekleurd lichaam aan de wanden der buis afzet, wanneer men
de bellen niet door water, maar door dat zuur laat gaan. Die ontleding
wordt in de volgende vergelijking uitgedrukt:
5P2114
- 6PH3-A-P4H2
237
VERBINDINGEN VAN PHOSPHORUS MET CHLOOR.,
BROMIUM EN IOVIUM.
Bij het bespreken van de eigenschappen van chloor hebben wij er reeds
op gewezen, dat dit element eene groote affiniteit bezit jegens phosphorus;
in mindere mate is dit met bromium en iodium het geval. 'Voor ons doel
is het voldoende, om met de chloorverbindingen nader bekend te worden.
PHOSPHORTRICHLORIDE, P C1 3 , EN PHOSPHORPENTACHLORIDE, P C1 5
.
Bereiding. -- Wanneer men droog chloorgas laat inwerken op phosphorus, heeft de vereeniging tusschen deze beide elementen reeds plaats
bij de gewone temperatuur, waarbij de ontwikkelde warmte verder mede
om de reactie te begunstigen. Welke van de beide verbindingen-werkt,
gevormd wordt, hangt alleen af van de betrekkelijke hoeveelheden der
elementen.
Het phosphortrichloride, de laagste chloorverbinding, moet men dus op
die wijze bereiden, dat steeds phosphorus in overmaat aanwezig is. Daartoe
leidt men volkomen g e d r o o g d chloor in een getubuleerde retort, die
met een ontvanger is verbonden, en die tevens voortdurend goed moet
worden afgekoeld, om de overdistilleerende dampen van P Cl 3 tot een
vloeistof te condenseeren. Be vereeniging gaat van dezelfde verschijnselen
vergezeld als bij gewone verbrandingsprocessen; de kleur der vlam binnen
in de retort heeft veel overeenkomst met die van waterstof in chloor.
Wanneer men nu het gevormde vloeibare P Cl 3 weder op nieuw blootstelt aan de inwerking van d r o o g chloorgas, dan verandert het van
lieverlede, onder opname van Cl, in het vaste, kristallijne P C1 5
Eigenschappen. Phosphortrichloride is eene kleurlooze, licht bewegelijke, vluchtige vloeistof, van eene densiteit van 1.45, en die bij 74°
reeds kookt. Aan de lucht stoot zij prikkelende dampen uit, door de
ontleding in contact met den daarin aanwezigen waterdamp. Hieruit blijkt
dus, dat deze verbinding niet bestaanbaar is in tegenwoordigheid van
water. Giet men een weinig daarin uit, dan ziet men eene sterke gasontwikkeling van de ondergezonken vloeistof uitgaan, terwijl de bellen
spoedig door het water worden opgenomen. Al het chloor gaat daarbij in
zoutzuur over, terwijl het atoom phosphorus met de restanten H 0 van
3 mol. water in het water als phosphorigzuur oplost:
.
PC1 3
-{-
3H2 0 3HCl-}-H3P03
238
PIIOSPHORTRI- EN PENTACHLOItIDE.
Het phosphorpentachloride is daarentegen een wit, kristallijn lichaam,
dat reeds beneden 100' vervluchtigt, zonder vooraf in smelting over te
gaan. Vermeerdert men evenwel den druk, dan begint deze verbinding
wel bij 148° te smelten, en spoedig in koking over te gaan, maar onder
gelijktijdige ontleding in P Cl 3 en Cl. Deze beide atomen chloor kunnen
gemakkelijk door zuurstof vervangen worden, zooals reeds blijkt,. wanneer
het chloride met weinig water in aanraking wordt gebracht, door de
verbinding b. v. aan de lucht te laten vervloeien; er wordt alsdan een
oxychloride gevormd volgens de vergelijking:
,
P CI 5 ±Hz 0 PC1 3 0+2HCl
Met meer water wordt ook dit oxychloride ontleed:
PC1 3 0±3H 2 0=H 3 PO 4 ±3HCI
zoodat het uiteenvallen in phosphorzuur en zoutzuur direct .door vee 1
water voorgesteld kan worden door:
PCI S --{-411 2 0..—H 3 P 0 4 -}-5 H CI
Het pentachloride is vooral in de organische chemie van uitgebreide
toepassing, om een zuurstofatoom aan verbindingen te ontnemen, en daar
restanten chloorverbindingen te verkrijgen, die anders moeie--dorvane
lijk, of in 't geheel niet langs andere wegen te bereiden zijn. Daarenboven
bewijzen deze beide chloriden ons groote diensten, om in een tal van
verbindingen groepen 0 H door chloor te vervangen, zooals later te gelegener plaatse blijken zal.
ARSENICT.TMI.
AI_oomgewicht As = 75. — Moleculairgewicht As = 300.
Voorkomen in de natuur. — Dit element komt weinig in gedegen
toestand voor, maar meestal met metalen, vooral met nikkel en kobalt,
verbonden. Daarenboven vergezelt het de zwavel in vele verbindingen met
ijzer, zoo zelfs, dat arsenicum in sommige kiesen een der hoofdbestand
uitmaakt, waardoor dan zulk een mineraal den naam draagt van-deln
arsenikkies of mispickel, en voorgesteld kan worden door de formule
Fe S As. Met zwavel verbonden vindt men het in de mineralen operment
Ast 3 3 en realgar Ast 82
Afscheiding uit de ertsen. -- Behalve de geringe hoeveelheid, (lie
in gedegen toestand hier en daar voorkomt, en verzameld wordt, wordt
de grootste hoeveelheid verkregen door verhitting van het mispickel, dat
daardoor in vrij arsenicum en zwavelijzer ontleed wordt. Het element
ARSENICUM.239
vervluchtigt, maar zet zich aan de koudere deelen van de, toestellen
weder in vasten toestand af. Het wordt in den handel gebracht onder
den naam van scherfkobalt, vliegensteen of zwart ratten
-kruit.
Eigenschappen. -- Het arsenicum vertoont zich alsdan als eene staal
massa, van eene densiteit van 5,63.-grauwe,mtlnzdkrisaje
De kristalvorm is de rhomboëder van het hexagonale stelsel. Het is
buitengewoon bros, en kan gemakkelijk in een mortier tot poeder worden
gestampt. Bij verhitting gaat het in damp over zonder eerst te smelten.
Verhit men een weinig in een glazen buisje, dan zet zich de damp weder
aan de koudere deelen af als een glanzende s p i e g e 1.
Vooral door vochtige lucht wordt arsenicum allengs -geoxydeerd, zoodat
bij langdurig bewaren de glinsterende oppervlakte der kristallen ver
Verhit men een weinig aan de lucht, dan verspreidt de damp-dwijnt.
een onaangenamen knoflookreuk, waarmede steeds oxydatie gepaard gaat.
Noch de damp van het zuivere element, noch die van het gevormde
oxyd As o 0 6 , bezit dien reuk.
Aan de lucht of in zuurstof sterk verhit, verbrandt arsenicum met een
blauwachtig witte vlam tot Aso 0 6
In zuiver water is arsenicum onoplosbaar, maar in luchthoudend water
treedt eene geringe hoeveelheid, onder voorafgaande oxydatie, in oplos.
sing, zoodat men het ook gebruikt, om insecten, voornamelijk vliegen, te
dooden, door een weinig van het poedervormige element in den papierbrij
te mengen. Het daaruit vervaardigde vliegenpapier wordt dan op een
bord met een weinig water overgoten, waardoor dit voor de insecten
vergiftig wordt.
Daar het reeds aan de lucht oxydeert, is het natuurlijk, dat sterke
oxydatiemiddelen, zooals salpeterzuur, het gemakkelijk aantasten. Verhit
men een weinig met dit zuur, dan blijkt uit het ontstaan van nitreuse
dampen, dat het arsenicum daardoor wordt geoxydeerd, en bij onderzoek
,blijkt, dat bij deze reactie, evenals bij phosphorus en zwavel, een hooger
oxyd wordt gevormd, namelijk As t 0,, 'dat, een anhydrid zijnde, als zuur
in de vloeistof achterblijft.
.
ZUURSTOF VERBINDINGEN VAN ARSENICUM.
Tot nu toe zijn met zekerheid twee oxyden bekend, die beiden anhydriden zijn, namelijk:
A.s4 O r , arsenigzuuranhydrid en
As. 0 5 , arsenikzuuranhydrid.
240
OXYDEN VAN ARSENICUM.
Men ziet dat beiden in hoofdzaak overeenkomen met de anbydriden
van phosphorus. De daarvan afgeleide zuren en zouten komen ook in
constitutie geheel en al met die van dat element overeen.
ARSENIGZUURANHYDRID, As o 0 6 .
Bereiding. — Dit oxyd van arsenicum ontstaat altijd, als het element
aan de lucht, hetzij langzaam, hetzij snel, wordt geoxydeerd, en wordt
alleen in 't groot verkregen in de zoogenaamde arsenikhutten, door arsenikmetalen, zooals van nikkel en kobalt, te roosten, d. i. aan de lucht te
verhitten of te verbranden, dus geheel overeenkomstig met het verbranden
van pyriet bij de zwavelzuurbereiding. De dampen van het oxyd worden
in gemetselde kanalen geleid, waar zij in den vorm van kleine kristalletjes,
als arsenikmeel in vasten toestand overgaan. Dit meel wordt op nieuw
aan eene sublimatie onderworpen, waarbij een aanzienlijk gedeelte door
de hooge temperatuur, waaraan het in de ontvangers is blootgesteld,
eene moleculaire verandering ondergaat, in smelting gaat verkeeren, en
na bekoeling eene amorphe, doorschijnende, kleurlooze, glasachtige massa
vertoont, terwijl het andere gedeelte, dat spoedig wordt afgekoeld, den
kristalvorm blijft behouden.
Eigenschappen. Dit oxyd, dat in den handel meestal den naam
van rattenkruit, arsenicum of wit arsenicum draagt, is meestal
glasachtig, geheel amorpb, maar ondergaat door den tijd eene belangrijke
moleculaire verandering; de doorschijnende stukken worden allengs van
buiten naar binnen porseleinachtig, door den overgang in den kristallijnen
toestand.
Verhit men een weinig in een glazen buisje, dan gaat het zonder voor
een kleurloozen, reukeloozen damp over, die zich-afgndesmlti
aan de koudere deelen weder als een kristallijn wit beslag afzet. Onder den
mikroscoop gezien, bemerkt men duidelijk, dat dit beslag uit regelmatig
gevormde octaëders bestaat. De densiteit van den damp bedraagt bij 571°
13.8 5 en bij 1560° 13.7 8, waaruit de moleculairformule Aso 0 6 voortvloeit.
Brengt men het poedervormige amorphe, of het kristallijne met water
in aanraking, dan zijn beiden daarmede moeielijk te bevochtigen ; een gedeelte blijft er als meel op drijven. De oplosbaarheid van beiden is ook
gering. Ook hier merkt men een onderscheid in eigenschappen op, want
1 deel van het glasachtige vereischt 25 deelen water, terwijl het porselein
daarvan 80 deelen noodig heeft, om geheel in oplossing te treden.-achtige
In zoutzuurhoudend water lossen beiden echter veel gemakkelijker op. Bij
verhitting gaat daarin de amorphe weder in de gekristalliseerde modificatie
241
ARSENIGZUURANHYDRID.
over, want bij bekoeling van eerre verzadigde oplossing van de amorphe
in zoutzuur zet zich een deel weder als octaëders af.
Tot nu toe is het eigenlijke zuur H 3 As 0 3 , dat men uit de constitutie
zijner zouten afleidt, en uit de volgende reactie zou moeten ontstaan:
As4 0 6 +6112 0 4H 3 As0 3
nog niet verkregen, want dampt men eene waterige oplossing van Aso 0 6
met de grootste omzichtigheid, en zelfs bij lage temperaturen uit, dan
scheidt zich steeds hetzelfde anhydrid weder af, en niet het zuur. Men ziet
ook hier, dat het hypothetische zuur in hoofdzaak dezelfde constitutie bezit
als het phosphorigzuur. De oplossing in water reageert slechts zwak zuur.
Brengt men het anhydrid in aanraking met de oplossing eener basis,
zooals van kalium- of natriumhydroxyd, dan ontstaan onder die omstandigheden de zouten dier metalen, zooals door de volgende vergelijkingen
kan worden voorgesteld:
As.0 6 ±12K0 H-4K 3 As0 3 -á-6H 2 0
As 4 0 6 ±l2Na0H 4Na 3 As0 3 ±6H 2 0
Reductie door kool. — Het arsenigzuuranhydrid wordt gemakkelijk
door gloeiende kool gereduceerd, zoodat men dan ook door deze eigenschap een geschikt middel bezit, om in 't klein het element uit zijn
oxyd te bereiden. Deze reductie is ook tevens een uitmuntend middel,
om het witte oxyd van alle andere stoffen van gelijk uitwendig aanzien
te, onderscheiden. Men doet daartoe een korreltje van het oxyd in een
puntig uitgetrokken glazen buisje in het toegesmolten uiteinde a, fig. 100,
en brengt vervolgens een
splintertje houtskool daarboven in het conische gedeelte. De plaats, waar dit
ligt, wordt nu in een kleine
vlam tot gloeiens toe verhit, waardoor tevens het
korreltje arsenigzuuranhydrid allengs vervluchtigt.
De dampen zijn nu genoodzaakt, om over de gloeiende
kool te strijken, waardoor Fig. 100.
reductie plaats grijpt, en het
element zich daarboven als een fraaie, zwarte a r s e n i k s p i e g e 1 afzet.
Zelfs met zeer geringe hoeveelheden verkrijgt men langs dien weg nog
een duidelijk beslag.
Werpt men het oxyd op een stuk gloeiende houtskool, of verhit men
een weinig daarop met de blaaspijpvlam, dan zal er natuurlijk eveneens
reductie intreden, maar de arsenikdampen worden daarbij ten deele in de
l6
242
ARSENIGZUURANHYDRID.
lucht weder geoxydeerd, waarbij dan de karakteristieke k n o f 1 o o fr e u k
wordt waargenomen.
Het is een der hevigste vergiften. Het arsenigzuuranhydrid
behoort tot de hevige minerale vergiften. Zeer geringe hoeveelheden ver
binnen korten tijd den dood ; vandaar dat het vooral vroeger,-orzaken
voor het gebruik van phosphorus, algemeen gebezigd werd tot het uitroeien van ratten en muizen. Tegenwoordig wordt het nog gebruikt om
de schapenluizen te dooden, die zich veelal in grooten getale tusschen
de wol der schapen bevinden.
Om het vergif in de maag onschadelijk te maken, moet men eerst een
braakmiddel toedienen, om te trachten langs dien natuurlijken weg de
grootste hoeveelheid te verwijderen, en vervolgens den patiënt een met
water aangeroerd mengsel van magnesia en ferrihydroxyd doen innemen.
Die beide stoffen vormen dan met het nog aanwezige zuur een onoplosbaar
zout, dat niet meer in de vochten van het lichaam kan overgaan. In het
algemeen berust de werking van elk tegengift daarin, dat het eene onoplosbare verbinding tot stand brengt.
ARSENIKZUUR EN ZIJN ANHYDRID, H 3 As 0 4 EN As t O.
Vorming en bereiding. Het arsenikzuur, dat van het hoogste
oxyd wordt afgeleid, vormt zich altijd, wanneer het element of het arsenigzuur langs den natten weg door sterke oxydatiemiddelen wordt aangetast. In den regel bereidt men het door Ast 0 3 met salpeterzuur te
verhitten; er ontwijken bruine dampen, en na bekoeling kan het zuur uit
de sterke oplossing in kristallen verkregen worden. Wordt dit zuur voor
verhit, dan verliest het de elementen van water, en het anhydrid-zichtg
blijft dan over:
AS205
2H3AsO4-- 3H20
=
De halogenen oxydeeren eveneens het As. 0 6 tot Ast 0 5 in tegenwoordigheid van water, van welke reactie men in de analytische chemie partij
trekt, om die elementen daarmede quantitatief te bepalen, zooals later te
gelegener plaatse blijken zal, want daar een dergelijke reactie kan worden
voorgesteld door een vergelijking:
2AS 2 0 5 ±8H01
As4 0 6 +801±4H 2 0
=
is het gemakkelijk in te, zien, dat wanneer eene bekende, afgewogene hoeveelheid Aso O s in haar geheel door chloor is geoxydeerd, uit de vergelijking het gewicht daarvan kan bepaald worden.
AI tSENIKZUUR.
243
Eigenschappen. -- Het arsenikzuuranhydrid, dat men als eene amorphe,
witte massa overhoudt, wanneer het zuur de elementen van water bij ver
heeft verloren, is niet bestand tegen hooge temperaturen, daar-hitng
het alsdan uiteenvalt in het laagste oxyd en in zuurstof, volgens de vergelijking:
2As205=As406±202
Ook in waterige oplossing, dus als zuur zelf, ondergaat het dezelfde
verandering, wanneer het met sterke reductiemiddelen in aanraking komt.
Dit geschiedt o. a. door zwaveligzuur en door zwavelwaterstof:
2 AS 2 O 5 .± 4 S 02 - AS4 0 6 -}- 4 S 0 3
2As2 0 5 ±4H 2 ,S As4 0 6 -{-4H2 0±4S
of beter:
4H3A50 4 -4-450 2 As4 O 6 ±4H 2 SO 4 ±2H 2 0
4H 3 ASO 4 +4H 2 S AS406--4S-{-10H20
Het ligt in den aard der zaak, dat het arsenikzuuranhydrid eveneens
door gloeiende kool wordt gereduceerd, daar het bij verhitting eerst in
het lagere oxyd overgaat. Het is nog vergiftiger dan het Aso 0 6 .
Wanneer het anhydrid met water in aanraking wordt gebracht, gaat het
slechts langzaam in het zeer oplosbare zuur over. De daarvan afgeleide
zouten, die tot algemeene formule hebben M 3 As 0., zijn isomorph met
de phosphaten, en hebben dus dezelfde constitutie en kristalvorm.
Dit vergiftige zuur wordt tegenwoordig in verbazende hoeveelheden in
de anilinefabrieken gebruikt, ter bereiding van anilinerood of fuchsine,
de bekende prachtige, roode anilineverfstof voor zijde, wol, enz.
ARSENIKWATERSTOF, As 11 3 .
Vorming en bereiding. -- Deze belangrijke verbinding kan niet
direct uit hare elementen worden opgebouwd, maar ontstaat altijd, als de
eene of andere oplosbare arsenikverbinding in eene vloeistof aanwezig is,
waarin gelijktijdig waterstof in wondenden toestand verkeert. Giet men
dus in verdund zwavelzuur, dat door zink wordt ontleed, eene oplossing
van een der zuren of van een oplosbaar arsenig- of een arsenikzuurzout,
dan worden die verbindingen eerst geheel. gereduceerd, maar het element
arsenicum verbindt zich daarop in status nastens met eene andere hoeveel
waterstof, eveneens in dien toestand verkeerende, tot arsenikwaterstof.-heid
Het is duidelijk, dat, bij het gebruik van arsenikzuur, dit vooraf eerst tot
arsenigzuur wordt gereduceerd, en dat, bij het gebruik van oplosbare zouten,
244
ARSENIKWATERSTOF.
deze door het sterke zwavelzuur eerst ontleed worden, en dus daarna de
zuren zelve aan de werking der waterstof worden blootgesteld. De reacties
vindt men weergegeven in de volgende vergelijkingen:
As4 0 6 ±24H 4AsH 3 +6H 2 0
H 3 As0„-}-8H AsH 3 -{- 4H 2 0
Langs dien weg is evenwel het gas niet zuiver te verkrijgen, maar is
het steeds vermengd met aanzienlijke hoeveelheden waterstof zelve, wat
echter niet hinderlijk is, om de hoogst belangrijke eigenschappen van dit
gas te bestudeeren.
Verlangt men het in zuiveren toestand, dan moet men, evenals bij de
bereiding van zwavelwaterstof, een of ander arsenikmetaal door een zuur
ontleden, waartoe vooral arsenikzink en -tin geschikt zijn. Op het oogenblik, dat liet metaal de plaats der waterstof vervangt in het zuur, ver
-binde
beide elementen zich in status nascens met elkander.
Eigenschappen. -- Dit hoogst vergiftige, kleurlooze, onaangenaam
riekende gas kan het best aan zijne eigenschappen bestudeerd worden,
door gebruik te maken van den toestel, in fig. 101 afgebeeld. De fiesch a
Fig. 101.
bevat arsenikvrij zink en verdund zwavelzuur, waardoor dus alleen waterst of ontwikkeld wordt, die, na eerst gedroogd te zijn in de chloorcalciumbuis c, door de glazen buis d vrij in de lucht kan ontsnappen.
Wanneer de gasontwikkeling geregeld oenigen tijd heeft geduurd, en men
ARSENIKWATERSTOF.
245
kan aannemen, dat de lucht bijna geheel uit den toestel is gedreven,
steekt men de waterstof aan het vertikaal omgebogen uiteinde der buis
aan. De vlam, bij het aansteken bijna kleurloos brandende, wordt daarna
alleen geel gekleurd door het natriumgehalte van het glas, en het ver
natuurlijk alleen water. Laat men nu een weinig van-brandigspouct
eene arsenikoplossing door de trechterbuis in de flesch vloeien, dan bemerkt men al spoedig eene belangrijke verandering in het wezen der
vlam. Zij wordt witter, en witte dampen verspreiden zich in de lucht.
Het gas is nu vermengd met arsenikwaterstof, die, uit twee brandbare
elementen samengesteld, even gemakkelijk brandbaar is, als alle andere
dergelijke verbindingen, die wij tot nu toe hebben leeren kennen. De
beide elementen verbranden bij ruime toetreding van lucht, alsof zij elk
afzonderlijk zijn, evenals bij C 2 H 4 , H 2 S en P H 3 is waargenomen. De
oxydatie kan dus worden voorgesteld door de vergelijking:
4AsH 3 ±6 0
0
= As
4
O 6 ±6H2 O
Bij de koolwaterstoffen en bij zwavelwaterstof hebben wij echter gezien,
dat, wanneer er gebrek aan zuurstof is, of wanneer de vlam wordt afgekoeld, dan alleen de waterstof voortgaat met verbranden, en de andere
elementen zich onveranderd afzonderen. Die eigenschap zien wij hier in
hooge mate vertegenwoordigd, want houdt men een koud voorwerp, het
best een porseleinen schaaltje, tegen de vlam, dan zet zich het element
arsenicum dadelijk als een zwarte vlek daartegen af, en wel zoo gemak
dat men langs dien weg de geringste sporen van arsenikwaterstof,-kelij,
met waterstof gemengd, kan ontdekken. Men kan op die wijze op porselein, door telkens de vlam met een ander deel der oppervlakte in aanraking te brengen, een groot aantal dergelijke vlekken verzamelen, die
dan later weder kunnen dienen, om, b. v. bij gerechtelijk scheikundig
onderzoek, werkelijk te kunnen bewijzen, dat zij uit arsenicum en uit geen
ander element bestaan.
Deze toestel, die naar zijn uitvinder den naam van toestel van MARSH
draagt, kan daarenboven nog dienen, om eene andere belangrijke eigenschap na te gaan.
In den regel worden verbindingen, die niet direct uit de elementen
zijn op te bouwen, gemakkelijk door warmte ontleed. Wij hebben vroeger
gezien, dat de koolwaterstoffen niet bestand zijn tegen gloeihitte, maar
daardoor, onder afscheiding van kool, overgaan in lagere en eindelijk geheel
gesplitst worden in de beide elementen ; arsenikwaterstof gedraagt zich
eveneens. Verhit men dus de glazen buis, waardoor het droge gas geleid
wordt, op de eene of andere plaats met behulp van een gasvlam, dan ziet
men de ontleding werkelijk tot stand komen, - want het element zet zich
iets verder aan het koude glas als een z w a r t e s p i e g e 1 af. Is de water
246
ARSENIKWATERSTOF.
stof slechts met zeer geringe hoeveelheden vermengd, dan is het zeer
doelmatig, om de glazen buis hier en daar te vernauwen, zooals in de
figuur ook is afgebeeld, door haar, in de vlam gloeiend gemaakt, uit te
trekken. Daardoor heeft het arsenicum gelegenheid, om zich over een
kleinere oppervlakte van glas af te zetten, en wordt de arsenikspiegel
duidelijker zichtbaar.
Zoolang er een gasstroom door de buis heen gaat, kan men dieii spiegel
ook verplaatsen, door de vlam langzaam naar voren te bewegen, daar het
element zelf vluchtig is, en eindelijk kan men hem zelfs de buis uit
waarbij dan weder, tijdens de oxydatie in de lucht, de bekende-drijven,
knoflookreuk wordt waargenomen.
Deze beide belangrijke eigenschappen, waaraan dit gas zoo gemakkelijk
te herkennen is, heeft het echter gemeen met antimoniumwaterstof. Wij
zullen bij de behandeling van die verbinding de punten van verschil aan
waardoor de eene van de andere kan onderscheiden worden.
-gevn,
Eene andere belangrijke eigenschap van arsenikwaterstof is hare werking
op zilverzouten. Wanneer men het uiteinde der glazen buis, na die 180°
om haar as gedraaid te hebben, in een oplossing van zilvernitraat dompelt,
zoodat de gasbellen genoodzaakt zijn, door die vloeistof heen te strijken,
bemerkt men het ontstaan van grijs gekleurd, poedervormig, metalliek
zilver. Het zilvernitraat is dus door de arsenikwaterstof ontleed:
3 AgN 0 3 -}- AsH 3 3 Ag--3 HN 0 3
±
As
het afgescheiden arsenicum is evenwel dadelijk door een deel van het
v e r d u n d e salpeterzuur tot As o 0 6 geoxydeerd, en daarop in contact
met nog onontleed zilvernitraat als zilverarseniïet in oplossing gebleven
door het overige vrije salpeterzuur. Dit zilverzout is echter onoplosbaar
in vloeistoffen, die geen vrij zuur bevatten; neutraliseert men dus de
vloeistof, die van het zilver is afgefiltreerd, voorzichtig met ammonia,
dan valt dit zilverzout als een geel gekleurd poeder er uit neer.
ZWAVELVERBINDINGEN VAN .ARSENICUM.
Behalve de beide zwavelverbindingen, die in de natuur worden aan
-getrofn:
Ast S2 , realgar en
Ast S 3 , operment,
kan men langs chemischer weg nog een derde verbinding As t S5 vormen,
die echter voor ons van geringe beteekenis is.
SULFIDEN VAN ARSENICUM.
247
Bereiding en eigenschappen. -- ve beide eerste verbindingen kun
uit hare elementen worden opgebouwd, door de berekende-nedirct
hoeveelheden arsenicum en zwavel, met elkander vermengd, buiten toetreding der lucht te verhitten. Het geel gekleurde operment, dat veel
als verfstof wordt gebezigd, wordt in de fabrieken langs een anderen weg
bereid, door het arsenigzuuranhydrid met zwavel te verhitten, waarbij de
zuurstof een deel der zwavel oxydeert tot S 0 2 • De reactie wordt voor
vergelijking:
-gestldor
As4 0 6 ±9S 2AS2S3—}-3502
Ofschoon deze arsenikverbinding genoegzaam onoplosbaar is in de vochten van het lichaam, en dus weinig vergiftig is, moet men met het langs
dien weg verkregen operment toch voorzichtig omgaan, omdat het meestal
geringe hoeveelheden As,} 0 6 bevat, die aan de werking der zwavel zijn
ontsnapt.
Ook langs den natten weg kan deze zelfde verbinding, die met het
laagste oxyd correspondeert, worden gevormd. Leidt men namelijk zwavelwaterstof door eene waterige oplossing van Aso 0 6 , dan bemerkt men
niets anders dan eene geelkleuring der vloeistof, waarschijnlijk veroorzaakt door de vorming eener bizondere zwavelverbinding, die eenige bladzijden verder zal besproken worden. Heeft men evenwel bij de waterige
oplossing van te voren een weinig zoutzuur gevoegd, dan ontleedt zwavelwaterstof van lieverlede de geheele hoeveelheid der arsenikverbinding,
waarbij dan het arsenicum als As t S 3 wordt neergeslagen. De reactie wordt
voorgesteld door de vergelijking:
As4 0 6 -J-6 H 2 S=2AS2 S3 -1-- 611 2 0
Heeft men het zoutzuur niet van te voren toegevoegd, dan is een enkele druppel voldoende, om in de door 112 S geel gekleurde vloeistof het
neerslag te doen ontstaan, en de ontleding verder te doen plaats grijpen.
Afscheiding van het element uit zijne zwavelverbindingen.
Daar alle zwavelverbindingen van arsenicum in zuren onoplosbaar zijn,
kunnen zij in den toestel van MARSH niet ontleed worden, en toch is het,
vooral bij gerechtelijk chemisch onderzoek, van het hoogste belang, om
ook hieruit het element af te zonderen, daar dit zoo beslissend voor zijne
tegenwoordigheid is in gevallen van vergiftiging; en daarenboven is de
afscheiding uit deze verbinding zoo wenschelijk, omdat liet arsenicum bij
gerechtelijk onderzoek uit den inhoud. der maag of uit dien van het darmkanaal gewoonlijk als As t S 3 verkregen wordt.
Onder de reductiemiddelen, die ons in de chemie ten dienste staan,
is er ook een, die tevens de eigenschap bezit, 'om zwavel te onttrekken,
en wel het kaliumcyanide K (C N), een zout analoog aan de haloïdzouten,
en waarin de elementengroep C N de rol van een halogeen speelt. Verhit men dus een weinig zwavelarsenicum met dit zout, en vooral onder
248
SULFIDEN VAN ARSENICUM.
toevoeging van natriumcarbonaat, dan wordt de zwavel aan liet kaliumcyanide gebonden, en het element arsenicum vervluchtigt, en zet zich aan
de koudere deden van de buis, waarin die ontleding plaats heeft, als
een spiegel af.
Wanneer de hoeveelheid zwavelarsenicum niet te gering is, kan deze
reactie gemakkelijk ten uitvoer worden gebracht in een glazen buisje,
welks' ééne gesloten einde bolvormig is uitgeblazen. Men vult dit gedeelte
voor een derde met het, in een mortiertje zorgvuldig gedroogde, mengsel,
en verhit het in een gasvlam. Men ziet alsdan spoedig den bekenden
arsenikspiegel in het nauwere gedeelte van het buisje te voorschijn treden.
Men kan echter de gevoeligheid dier reactie aanmerkelijk verhoogen,
-
d
h
e
i
Fig. 102.
zóó zelfs, dat 0.2 milligram As t S 3 bij ontleding nog een duidelijken spie
geeft, wanneer de afscheiding van het element niet in de lucht, zoo--gel
als in het zoo even beschreven buisje, maar in een gas plaats grijpt, dat
Fig. 103.
er niet oxydeerend of bindend op kan inwerken. Het meest daartoe geschikt is koolzuur.
Te dien einde vermengt men de zwavelverbinding zorgvuldig, in een
verwarmd mortiertje, met de tienvoudige hoeveelheid van een droog meng-
249
SULFIDEN VAN ARSENICUM.
sol van 1 dl. kaliumeyanide en 3 dl. watervrij natriumcarbonaat. Het
alzoo verkregen mengsel wordt daarop met behulp van een reepje stevig
papier in een glazen buis gebracht, die aan het eene uiteinde dun is uit
een dergelijke buis op de helft der ware grootte-getrokn.Ifi102s
afgebeeld. Deze buis wordt nu met het wijde uiteinde verbonden aan een
toestel (Fig. 103), die een gestadigen, langzamen stroom van zuiver droog
koolzuurgas levert. Zoodra men zekerheid heeft, dat al de lucht door
koolzuur vervangen is, verhit men de buis eerst een weinig over hare
geheele lengte, om alle vocht te verwijderen, en eindelijk alleen dat gedeelte, waar het mengsel ligt. De arsenikspiegel zet zich vrij spoedig
voorbij de verhitte plaats af, en kan gemakkelijk door de vlam verplaatst
worden, en eindelijk in het nauwe gedeelte worden gedreven, waardoor
de intensiteit sterker voor den dag komt.
Geene andere dan arsenicumverbindingen vertoonen eerre
dergelijke afscheiding bij verhitting met kaliumcyanide, want niet alleen
de zwavelverbindingen, maar ook de oxyden en zouten ondergaan daar
dezelfde ontleding. Bij geheel onbekende stoffen is dus deze reactie-dor
alleen reeds beslissend voor de tegenwoordigheid van arsenicum.
-
ANTIMONITJM OF STIBITJM.
Atoomgewicht Sb = 122.
Voorkomen in de natuur. — Het voornaamste antimoniummineraal
is het grauwe s p i e s g 1 a n s e r t s Sb 2 S 3 , dat eerre stralige, kristallijne
structuur vertoont, metaalachtig van aanzien is, en door smelting gemakkelijk van het ganggesteente kan gezuiverd. worden. Na bekoeling vertoont het weder dezelfde physische eigenschappen, is ook chemisch niet
het allerminst veranderd, en wordt onder den naam van a n t i m o n i u m
C r u d u m of ruw antimonium in den handel gebracht.
Behalve met zwavel wordt het antimonium ook met zuurstof en met
metalen verbonden aangetroffen; weinig in gedegen toestand.
Afscheiding van het element uit zijn zwavelverbinding. -- Het
uit de ertsen gesmolten zwavelantimonium wordt te dien einde met afval
van smeedijzer vermengd, en in kroezen aan eerre hevige gloeihitte bloot
zwavel wordt bij deze hooge temperatuur op het ijzer over--gestld.D
gedragen, en het element verzamelt zich allengs op den bodem van den
kroes, en kan, na bekoeling, van de daarboven gevormde, minder zware
slak worden afgescheiden. Langs dien weg verkrijgt men het steeds met
het oorspronkelijke Sb2 S 3 verontreinigd.
Eene andere afscheiding bestaat daarin, dat men het mineraal roost,
250
ANTIMONIUM.
waarbij de zwavel tot S 0 2 verbrandt, on het element overgaat in een
mengsel van afwisselende hoeveelheden Sb 2 0 3 en Sb 2 04 . Aangezien het
mineraal gemakkelijk smelt, gaat het roosten zeer langzaam voort, en is
het hoogst moeielijk om in 't groot de geheele hoeveelheid volkomen te
oxydeeren. Na de roosting wordt het oxyd met kool bij gloeihitte gereduceerd, terwijl eene toevoeging van natriumcarbonaat dient, om het nog
aanwezige zwavelantimonium in zich op te nemen, en daarmede eene gemakkelijk smeltbare slak te vormen, waardoor het gereduceerde element
zich beter tot ééne gesmoltene massa op den bodem van den kroes kan
verzamelen, en tevens voor oxydatie aan de lucht wordt beveiligd. Ook
langs dien weg is het niet geheel zuiver te verkrijgen, maar is het toch
meestal zuiver genoeg voor technisch gebruik, zooals, met lood samengesmolten, voor de vervaardiging van drukletters.
Verlangt men het volkomen zuiver, dan moet men het langs den natten weg verkregen zuivere oxyd met zuivere kool reduceeren.
Physische eigenschappen. -- Het is niet te verwonderen, dat men
dit element vroeger onder de metalen rangschikte, want in physische
eigenschappen komt het daarmede zeer veel overeen : het bezit een sterken metaalglans, een blauwachtig witte kleur, eene densiteit van 6,7 en
smelt bij 450°. Antimonium geleidt de electriciteit en warmte vrij goed;
gesmolten, vertoont het bij bekoeling eene sterke neiging om te kristalliseeren, zoodat men het, evenals bij zwavel, bij gedeeltelijke vastwording,
in kristallen, rhomboëders verkrijgen kan. Een stuk antimonium is ook
gemakkelijk te splijten, en valt onder den hamer in kleinere kristalstukken uiteen ; in een mortier kan het tot poeder gebracht worden. Bij het
samensmelten met metalen, zooals met lood en tin, verliest het zijn kristallijne structuur, en vormt dan amorphe alliages. Alleen bij witgloeihitte
is antimonium een weinig vluchtig, en verschilt dus in dit opzicht aan
arsenicum.
-merklijt
Chemische eigenschappen. -- Aan de lucht wordt antimonium bij
de gewone temperatuur niet merkbaar geoxydeerd, maar bij -sterke ver
verbrandt het tot Sb 2 0 3 . In chemisch karakter vertoont het de-hitng
grootste overeenkomst met arsenicum, wat o. a. reeds uit het oxydatieproduct van in hoofdzaak gelijke constitutie blijkt. voor salpeterzuur wordt
het eveneens tot een hooger oxyd geoxydeerd, dat, ook een anhydrid
zijnde, tot zuur overgaat. Met chloor verbindt antimonium zich onder
dezelfde verschijnselen, en onder vorming van overeenkomstige verbindingen. Oplosbare antimoniumverbindingen worden in vloeistoffen, waarin
waterstof in wordenden toestand verkeert, eveneens gereduceerd, en het
element gaat dan daarna ook tot een gasvormige waterstofverbinding over.
251
OXYDEN VAN ANTIMONIUM.
Men kent vooreerst twee oxyden, die in verhouding van elementen
overeenkomen met die van arsenicum en phosphorus, namelijk:
Sb 2 0 3 antimoniumoxyd of -trioxyd,
dat noch het karakter van een indifferent oxyd, noch van een anhydrid
draagt, maar eenigszins dat der basische oxyden bezit, en
Sb 2 05 antimoniumzuuranhydrid,
waarvan twee zuren met zekerheid bekend zijn, namelijk:
H 4 Sb 2 0 7 , vierbasisch antimoniumzuur (Sb 2 0 5 ± 2 H 2 O
H4 Sb 2 0 7 ) en
H Sb 0 3 eenbasisch
(Sb2 0 5 ± H 2 0
„
2 H SE 0 3 ),
,
-
terwijl het normale 11 3 Sb 0 4 , dat met het driebas. phosphorzuur en arsenikzuur zou overeenstemmen, tot nu toe, noch op zich zelf, noch in zijne
zouten bekend is.
Wellicht kan het derde oxyd Sb 2 0 4 , dat van dit element bekend is,
beschouwd worden als het antimoniumzout van dit driebasische zuur,
in welk geval de formule dan veranderd moet worden in Sb Sb 0 4 ,
waarin het eerste atoom Sb dan de plaats der 3 atomen waterstof heeft
ingenomen.
ANTIMONIUMOXYD, Sb 2 0 3 .
Vorming . en bereiding. — Dit oxyd vormt zich steeds, wanneer het
element of de zwavelverbinding aan de lucht wordt geoxydeerd. Door
langdurige verhitting van het element bij roodgloeihitte in een Hessischen
kroes, waarop een ander geplaatst is, met een opening voorzien, om de
lucht te doen toetreden, verkrijgt men het in kristalnaalden, die zich aan
de wanden afzetten. Langs dien weg is het echter niet geheel zuiver te
verkrijgen, daar het een weinig Sb 2 0 4 bevat, aangezien het oorspronkelijk
gevormde Sb 2 0 3 de eigenschap bezit, om bij hooge temperaturen nog
zuurstof op te nemen, en in die verbinding over te gaan.
Eene betere bereidingswijze, waarbij men een zuiver praeparaat ver
bestaat daarin, dat men het oxychloride, Sb C10, zoogenaamd-krijgt,
Algarothpoeder door eene warme, verdunde oplossing van natriumcarbonaat
ontleedt, zooals door de vergelijking:
2SbClO±Na2 CO 3 Sb203-1-2NaC1±CO2
252
ANTIMONIUMOXYD.
wordt voorgesteld. Dit oxychloride ontstaat bij de ontleding van Sb Cl 3
door eene aanzienlijke hoeveelheid water.
Eigenschappen. -- Het antimoniumoxyd, langs den drogen weg bereid, is duidelijk gekristalliseerd in prismaas of octaëders, terwijl het in
het andere geval slechts een min of meer grauwwit, kristallijn poeder
vormt, dat bij sterke gloeihitte smelt, en zelfs kan vervluchtigen, en onder opnemen van zuurstof eindelijk volkomen in 'Sb 2 0 4 overgaat.
Door zoutzuur wordt het opgelost, en gaat dan in de daaraan beantwoordende chloorverbinding over:
Sb2 0 3 ±6HCl 2SbC1 3 ±3 H 2 O
Het basisch karakter van antimoniumoxyd jegens sterke zuren, zooals
zwavelzuur en salpeterzuur, is overigens zeer zwak, maar uit zich meer
jegens sommige organische zuren, zooals het wijnsteenzuur. Niet alleen
dat dit zuur het antimoniumoxyd gemakkelijk oplost, maar zijne zure
zouten nemen het eveneens op. Dit is o. a. het geval met den bekenden
wijnsteen, het zuur kaliumzout, dat in het sap van de druif voorkomt,
en zich bij de wijnbereiding tegen de wanden der vaten afzet.
Het intreden van het antimonium in dergelijke verbindingen is echter
verschillend met betrekking tot dat van de ware metalen; want, wanneer
een basisch oxyd met een zuur een zout, of met een zuur zout een normaal- of dubbelzout vormt, dan treedt het m e t a a 1 a 11 e e n in de plaats
der waterstof, en dit element vormt met de zuurstof van het basisch oxyd
altijd water, zooals door de volgende vergelijkingen wordt voorgesteld:
Ca 0 ± H 2 (S 0 4 ) Ca (S 0 4 ) ± H2 0
K 2 0-1-2KH(C 4 H4 0 6 ) 2 K2 (C4H406)-í-H20
H2 0
Na 2 0 ± 2 KH (C4 11 4 06) 2KNa(C 4 H4 0 6
)-{-
Geheel anders is het nu, wanneer men antimoniumoxyd met een oplossing van wijnsteen, K H (C4 114 0 6 ) kookt; dan wordt wel het substitueerbare atoom waterstof vervangen, doch niet door het antimonium alleen,
maar door Sb 0, welke atoomgroep men met den naam van a n t i m o n y 1
bestempelt. De reactie kan dus worden voorgesteld door de vergelijking
Sb 2 0 3
-}-
2KH(C 4 H4 '0 6 ) 2 K Sb 0 (C„ H„ 0 6) A- 1~1 2 0
Dit kalium-antimonyltartraat is de bekende braakwijnsteen der apothekers. Het bezit, evenals alle oplosbare antimoniumverbindingen, sterk
braakverwekkende eigenschappen.
253
ANTIMONIUMZUURANHYDRII), Sb 2 0 5 , EN DE ANTIMONIUMZUREN H. Sb 2 0 7 EN H Sb 0 3
.
Wanneer men antimonium met vrij sterk salpeterzuur oxydeert, dan
vormt zich grootendeels het éénbas. zuur H Sb 0 3 als een wit, bijna onoplosbaar poeder. Wordt dit zoo lang verhit, dat al de waterstof als
water is uitgetreden, dan blijft het anhydrid Sb 2 0 5 als een bleek geel
poeder terug, dat, in tegenstelling met het eerste oxyd, bij hooge tem
lang zuurstof verliest, totdat het in Sb 2 0 4 is overgegaan.-peratunzo
Behalve het éénbas. antimoniumzuur, is nog met zekerheid het vierbas.
bekend, dat men verkrijgt, door de hoogste chloorverbinding van het
element door toevoeging van water te ontleden, waarbij het bedoelde zuur
zich als een wit poeder uit de vloeistof afzet. Die ontleding kan worden
uitgedrukt door de vergelijking:
2SbC1 5 ±7 H 2 0`H„ Sb 2 0 7 ±10HCl
waaruit tevens blijkt, dat het chloor tot zoutzuur overgaat, en de restanten van het water met Sb 2 de bedoelde verbinding vormen.
Deze beide antimoniumzuren, die in constitutie zoo geheel overeenkomen met de phosphorzuren, kunnen in contact met basen, door samensmelting b. v. daarmede, overgaan in zouten:
H Sb0 3 ±K0H KSb0 3 +H 2 0
H4 Sb 2 0 7 -F 4K0H K 4 Sb 2 0 7 +41, 2 0
Het laatste vierbas. normale zout wordt echter, bij oplossing in water,
ontleed in het zure zout en in vrije basis volgens:
K. Sb 2 0 7 +21, 2 0
=K
2
H 2 Sb 2 0 7 -E-2K0H
en het is juist dit zure zout, dat naderhand blijken zal een reagens te
zijn op natriumverbindingen.
ANTIMONIUMWATERSTOF, Sb 11 3 9
Vorming. — Deze verbinding, (lie in hare ontledingen zulk een
groote overeenkomst vertoont met de overeenkomstige arsenikwaterstof,
vormt zich eveneens, wanneer (le eene of andere oplosbare antimonium verbinding in eene vloeistof aanwezig is, waarin waterstof in wondenden
toestand verkeert.
Laat men dus in een flesch, waarin verdund zwavelzuur door zink
wordt ontleed, eene oplossing van braakwijnsteen vloeien, dan ontsnapt
daarna de ontwikkelende waterstof, met dit gas vermengd.
2.5'4
ANTIMONIUMWATERSTOF.
Men heeft tot nu toe nog geene bepaalde antimoniumverbinding leeren
kennen, die, bij ontleding, het zuivere gas alleen levert. Daardoor ver
dan ook in zekere mate nog in de onzekerheid omtrent de-kertmn
juiste samenstelling. Om die reden hebben wij voorzichtigheidshalve aan
het hoofd van dit stuk achter de formule een vraagteeken geplaatst. Uit
analogie met arsenicum besluiten wij echter, dat hoogst waarschijnlijk de
formule van het molecuul eveneens als die van arsenik- en phosphorwaterstof moet zijn, namelijk Sb H3 .
Verschil in eigenschappen met betrekking tot die van arsenikwaterstof. — Aangezien antimoniumwaterstof in hare eigenschappen
de grootste overeenkomst vertoont met arsenikwaterstof, moeten wij,
vooral met het oog op arsenicum, het verschil aangeven, waardoor die
beide verbindingen bij het onderzoek niet met elkander kunnen verward
worden. Niet alleen dat dit van een zuiver wetenschappelijk standpunt
noodzakelijk is, maar vooral bij gerechtelijk scheikundig onderzoek, aangezien een groote hoeveelheid van een oplosbare antimoniumverbinding,
zooals braakwijnsteen, evenzeer den dood ten gevolge kan hebben, en ook
omdat er bij vergiftiging met een arsenikverbinding soms een braakmid
kan zijn toegediend, dat naderhand bij het onderzoek eveneens voor-del
den dag komt.
Heeft men in den toestel van MARSH eerst waterstof alleen ontwikkeld,
en die aangestoken, en voegt men daarna de antimoniumoplossing bij het
verdunde zuur, dan bemerkt men al spoedig, dat de vlam b l a u w a c h t i g
groen wordt, en aan de lucht witte dampen uitstoot van Sb 2 0 3 . Houdt
men nu eveneens een porseleinen schaaltje tegen de vlam, dan gaat wel
de waterstof voort met verbranden, maar het antimonium zet zich, evenals
bij arsenicum, als zwarte vlekken af. Ze vormen zich echter spoediger,
omdat antimonium moeielijker aan de lucht oxydeert dan arsenicum. Verder hebben die vlekken een meer zuiver diep zwarte kleur, en zijn dof
Wanneer men ze overgiet met eau de Javelle, een oxydatiemiddel,-fer.
dan blijven zij onveranderd, terwijl arsenikvlekken dadelijk verdwijnen, of
m. a. w. geoxydeerd worden. Er is evenwel nog meer verschil. Oxydeert
men beide soorten van vlekken met salpeterzuur, dan zullen die van
antimonium overgaan in antimoniumzuur, en die van arsenicum in arsenikzuur. Verdampt men nu bij beiden voorzichtig de overmaat van salpeter
voegt daarna een paar druppels zilveroplossing bij de overblij--zur,en
vende zuren, dan zal bij het arsenikzuur het bruinroode zilverzout ontstaan,
wanneer men met een glazen staafje er eene geringe hoeveelheid ammonia
bijvoegt. Het antimoniumzuur zal geene verandering onder die zelfde omstandigheden ondergaan.
Verhit men voorts de glazen buis, waar het gasmengsel doorheen wordt
geleid, op eene bepaalde plaats met een gasvlam, dan bemerkt men eveneens, dat ook antimoniumwaterstof door hitte in hare elementen uiteenvalt,
ANTIMONIUMWATERSTOF .
255
maar reeds bij lagere temperatuur, dus spoediger dan bij arsenikwaterstof.
Daar antimonium -eerst bij witgloeihitte vluchtig is, vloeit daar tevens
uit voort, dat het zich ook tegen het verhitte gedeelte der buis zal afzetten, en dat de eenmaal ontstane spiegel niet verplaatst zal kunnen
worden, maar bij sterke verhitting alleen tot mikroscopisch kleine bolletjes
kan te zamen smelten.
Laat men het gasmengsel door eene oplossing van zilvernitraat strijken,
dan zal wel de antimoniumwaterstof het zout ontleden, maar het antimonium wordt niet afgescheiden en geoxydeerd, zooals het arsenicum tot
arsenigzuur, maar verbindt zich op het oogenblik zijner vrijwording met
het gereduceerde zilver tot antimoniumzilver:
3 AgNO 3 -1-SbH 3
SbAg3 ±3HNO 3
Zwavelantimonium levert bij ontleding met kaliumcyanide
geen spiegel. Heeft men bij een gerechtelijk onderzoek ten slotte
eene onoplosbare zwavelverbinding verkregen, dan kan men reeds door
de kleur onderscheiden met welke soort men te doen heeft : zwavelarsenicum is geel en zwavelantimonium is oranje. Daarenboven kan er in dien
vorm nooit verwarring plaats hebben tusschen die beide- elementen, want
zwavelantimonium wordt wel door kaliumcyanide op gelijke wijze ontleed
als zwavelarsenicum, maar het afgescheiden antimonium kan nooit e e n
s p i e g e l vormen , omdat het niet vluchtig is.
^-
CHLORIDEN VAN ANTIMONIUM, Sb 01 3 en Sb C1 5 .
Vorming en bereiding. -- Brengt men fijngewreven antimonium in
chloorgas, dan heeft de onmiddellijke vereeniging plaats onder lichtverschijnselen, en het hangt alleen van de betrekkelijke hoeveelheden der
beide elementen af, welk chloride er gevormd wordt. Daaruit vloeit ook
tevens voort, dat het laagste in tegenwoordigheid van vrij chloor in het
hoogste overgaat.
Bij de bereiding van zuivere zwavelwaterstof hebben wij vroeger reeds
gezien, dat daarbij Sb Cl 3 tevens gevormd wordt, want:
Sb 2 S 3 -j- 6 HCl 3 H 2 S-}-2SbCl 3
Uit deze reactie vloeit dan ook eene geschikte methode voort ter bereiding
dezer verbinding. Men ontleedt het antimonium crudum met sterk zoutzuur,
verdampt het overtollige zuur, en distilleert de zuivere verbinding over.
Eigenschappen. — Het antimoniumtrichloride is bij de gewone tem
geelachtige, weeke massa, die daarom veelvuldig met den-peratun
naam van antimoniumboter wordt bestempeld. Het pentachloride daarentegen . is eene zeer vluchtige, geel gekleurde vloeistof.
256
CHLORIDEN VAN ANTIMONIUM.
Beide verbindingen worden, zooals wij reeds gezien hebben, door water
ontleed, de eene volgens:
SbC1 3 -}-H 2 0 Sb0Cl±2HCl
en de andere in het vierbas. zuur en in zoutzuur.
Het oxychloride, dat zich hierbij afscheidt, en in de apotheken bestempeld wordt met den naam van Algarothpoeder, kan beschouwd worden als
het chloride van antimonyl, Sb 0, dat wij in den braakwijnsteen hebben
leeren kennen.
De antimoniumboter wordt in de nijverheid o. a. aangewend tot het
bruineeren van geweer- en pistoolloopen.
ZWAVELVERBINDINGEN VAN ANTIMONIUM, Sb 2 5 3 en Sb 2 5 5 .
Vorming en bereiding. -- De laagste zwavelverbinding, die in constitutie met het oxyd overeenkomt, en in de natuur als grauw spiesglanserts wordt aangetroffen, kan ook langs den natten weg verkregen worden,
door b. v. een oplossing van braakwijnsteen met zwavelwaterstof te ontleden, na toevoeging van een weinig zoutzuur. Alsdan vertoont zij zich
echter als een oranje, amorph lichaam, dat natuurlijk in dien fijn ver
toestand gemakkelijker ontleedbaar is door zoutzuur dan het ge--deln
kristalliseerde zwavelantimonium uit de natuur.
Het karakter, de eigenschappen, de plaats, welke deze sulfiden in de
chemie innemen, worden het best begrepen, wanneer - wij eerst eenige
regelen gaan wijden aan de beschouwing van een drietal groepen van chemische verbindingen, waarover wij tot nu toe nog niet gesproken hebben:
de sulfozuren, de sulfobasen en de sulfozouten.
SULFOZUREN, SULFOBASEN EN SULFOZOUTEN.
Tot nu toe is het chemische karakter van de metalloïden met betrekking
tot dat der metalen vooral daaruit gebleken, dat de eersten aanleiding
geven tot de vorming van zuren , terwijl de laatsten den grondslag
uitmaken voor de basen. Ofschoon zuurstof en zwavel physisch zeer veel
van elkander verschillen, hebben zij chemisch veel punten van overeen
luit blijkt o. a. uit de overeenkomst in samenstelling van oxyden-komst.
en sulfiden zoowel van dezelfde metalloïden als van dezelfde metalen.
De volgende verbindingen leveren daarvan het bewijs:
SULFOZUREN, SULFOBASEN EN SULFOZOUTEN. 257
AS 4 0 6 ,
As 2 0 5 , Sb 2 0 3 , Sb 2 0 5
As2 S5 , Sb2 S3 , Sb 2 S5
K2 0, Na t o, CaO, FeO, Zn0
K 2 S, Na t S, Ca S, Fe S, Zn S
Ast
S3 ,
Die overeenkomst blijkt nog verder uit de zwavelverbindingen, welke in
samenstelling met die van zuurstofzouten overeenkomen. Wij bezitten b. v.
Na. As 0 3 , Na 3 As 04, maar ook
Na 3 As S 3 , Na 3 As S, en daarenboven
Na 3 Sb S 3 , Na 3 Sb 5 4
,
verbindingen, die in constitutie overeenkomen met de normale zouten van
het driebasische antimoniumzuur, naar wier bereiding men nog steeds
zoekt, overtuigd, dat de mogelijkheid er toe bestaat.
Lost men deze zwavel- of s u 1 f o z o u t e n in water op, en voegt men
er een weinig zoutzuur of zwavelzuur bij, dan ondergaan zij allen eene
ontleding, die daarop uitloopt, dat 1°. de zwavelverbindingen dier metalloïden zich wegens hare onoplosbaarheid afscheiden, 2 0 . zwavelwaterstof
uit de vloeistof ontwijkt, en 3°. het metaal als chloride of sulfaat in oplossing blijft.
Trachten wij met die gegevens de ontleding van Na 3 As 5 3 door ver
duidelijk te maken, dan zal men bemerken, dat dezelfde ont--gelijkn
leding van het overeenkomstige zuurstofzout op gelijke wijze plaats heeft.
Voegt men zoutzuur bij een oplossing van arsenigzuurnatrium, dan heeft
er eerst substitutie plaats van het metaal door waterstof:
Na 3 As0 3 -}- 3HCl=H 3 As0 3 ±3NaCl
maar daarna valt het werkelijke arsenigzuur, evenals het werkelijke kool,
zuur en zwaveligzuur, uiteen in anhydrid en water:
4H3 As0 3 As4 0 6 -j-6H 2 0
Daar het afgescheiden zwavelarsenicum en de zwavelwaterstof in samen
overeenkomen met de splitsingsproducten van het arsenigzuur, en-steling
het onderzoek heeft bewezen, dat de verhouding, waarin die zwavelverbindingen pia de ontleding voorkomen, dezelfde is als die van de overeenkomstige zuurstofverbindingen, moeten de plaats hebbende reacties
voorgesteld worden door de beide vergelijkingen :
Na3 AsS 3 ±3HC1 H 3 As 8 3 ±3NaCl
2 H 3 As 5 3 As 2 5 3 ± 3 11 2 S
Gaan wij nu het ontstaan dier overeenkomstige zuurstof- en zwavelverbindingen na, dan zal men eveneens bemerken, dat dit ook voor beiden
hetzelfde is. De eene wordt bereid volgens:
As 4 O 6 -}- 12Na0H 4Na 3 As0 3 ±611 2 0
en de andere volgens:
As 2 S 3 ±6NaSH 2 _Na 3 AsS 3 ±3 H2 S
17
258
SULFOZUREN, SULFOBASEN EN SULFOZOUTEN.
Uit dit voorbeeld zien wij dus, dat As t S 3 in chemisch karakter overeenkomt met As o 0 6 , dus met recht • een s u 1 f o a n h y d r i d genoemd kan
worden, om dezelfde reden, waarom men Ast 0 3 een oxyanhydrid kan
noemen. Met hetzelfde recht, waarmede men Na 3 As 0 3 een oxyzout noemt,
moet men dus ook Na 3 As S3 een s u 1 f o z o u t noemen.
De meeste oxyanhydriden hebben het vermogen, om zich met water te
vereenigen tot zuren. Dit vermogen jegens zwavelwaterstof missen de thans
bekende sulfoanhydriden ten eenen male, zoodat zij in dit opzicht met
C 0 2 en S 0 2 overeenkomen, en evenmin als nu het werkelijke koolzuur
en het werkelijke zwaveligzuur voor ons bekend zijn, evenmin weten wij
iets af van de werkelijke s u 1 f o z u r e n. Indien zij waren op te bouwen,
zou zulks moeten voorgesteld worden door de vergelijkingen:
As2 S 3 -1- 3H2 S 2H 3 AsS3
As2 S5 - - 3H 2 S 2H 3 AsS4
Sb 2 S5 ±3H2 S 2H 3 SbS„, enz.
Bijna het eenige, wat wij van die verbindingen weten, is dit, dat de gele
kleur, die een waterige oplossing van Ast 0 3 aanneemt bij het doorvoeren
van zoutzuurvrije zwavelwaterstof, waarschijnlijk moet worden toegeschreven
aan de vorming van het werkelijke sulfoarsenigzuur, 11 3 As 5 3 volgens:
6H 2 S= 2H 3 AsS 3 -{- 3H 2 0
Die verbinding schijnt evenwel zoo weinig stabiel te zijn, dat zoutzuur
haar reeds doet uiteenvallen, zooals de ondervinding leert.
Daar nu de werkelijke sulfozuren voor ons onbekend zijn, laat men
kortheidshalve in de nomenclatuur voor de sulfoanhydriden het woord
sulfoanhydrid weg, en noemt men hen sulfozuren.
Uit. deze beschouwingen vloeit verder voort, dat er onder de sulfiden
der metalen eveneens sommige voorkomen, die een basisch karakter ver
daarenboven leert de ondervinding, dat deze zich jegens zwavel -tone;
gelijke wijze gedragen als de basische oxyden jegens water,-watersofp
en daardoor aanleiding geven tot de vorming van werkelijke s u 1 f o b as e n.
Evengoed als b. v. plaats hebben de reacties:
As 2 0 3
-}-
-
K2 0±H 2 0 2KOH
Ca0±H2 0 Ca 0 2 11 2
even gemakkelijk verbinden zich de overeenkomstige zwavelverbindingen
met elkander:
K2S-}-H2S.=-2KSH
Ca S -}- 112 S Ca S 2 11 2
Om nu te weten te komen, of een sulfide van een metalloïd een sulfozuur is of een indifferent sulfide, moet men het in aanraking brengen met
een basisch sulfide of met een sulfobasis : lost de zwavelverbinding daarin
op, dan is het een sulfozuur, geschiedt dit niet, dan is het een indifferent
SULFOZUREN, SULFOBASEN EN SULFOZOUTEN. 259
sulfide. De ondervinding heeft namelijk geleerd dat a 11 e s u 1 f o z o u t en,
langs den natten weg bereid, in water oplosbaar zijn.
Bij het bespreken van de verhouding van zwavelwaterstof jegens metaal
hebben wij er op gewezen, dat sommige sulfiden bestaanbaar,-verbindg,
andere onbestaanbaar zijn in tegenwoordigheid van sterke zuren. Van dit
verschil in eigenschappen trekt men bij het analytisch onderzoek belang
-rijk
partij.
Men zal lichtelijk inzien, dat de verhouding van de sulfozuren jegens
sulfobasen ons daarbij eveneens van dienst kunnen zijn, want stel, dat
men zwavelwaterstof leidt door een oplossing van een koperzout en arsenigzuur, dan zal er een neerslag ontstaan, bestaande uit Cu S en Ast S 3 .
Brengt men dit op een filtrum, en overgiet men het met een oplossing
van een sulfobasis, dan zal wel het Ast 5 3 , maar niet het Cu S opgelost
worden, en men heeft daardoor eene scheiding tot stand gebracht, waar door het ons mogelijk wordt, om dergelijke elementen, koper en arsenicum, naast elkander op te sporen.
De sulfozouten bewijzen ons nog meerdere diensten. Het is dikwijls
onmogelijk, om de hoogste zwavelverbinding van een element door directe
synthese te verkrijgen : AS 2 S 3 en Sb 2 S 3 b. v. verbinden zich niet meer
met zwavel. Om nu de bekende hoogere sulfiden As t S 5 en Sb 2 55 te bereiden,
maakt men van de laagsten eerst sulfozouten, en vereenigt die met zwavel.
Onder bepaalde omstandigheden wordt dan zwavel opgenomen, evenals een
sulfiet en phosphiet zuurstof kunnen opnemen. Heeft men nu volgens:
Na 3 As S3 ± S = Na 3 As S4
Na 3 SbS 3 -+-S Na 3 SbS4
een sulfoarsenikzuur- en een sulfoantimoniumzuurzout verkregen, dan heeft
men die slechts met een zuur te ontleden, om de verlangde verbindingen te verkrijgen:
2 Na 3 Sb5 4 ±6HC1 2H 3 SbS„±6NaCl
54Sb2S5-4-3H2S
Deze fraaie, oranje gekleurde verbinding is de bekende goudzwavel of
sulfur auratum der apothekers, een geneesmiddel, dat dikwijls bij ver
wordt toegediend. Het' natriumzout, waaruit het bereid wordt,-koudhen
draagt den naam van zout van SCHLIPPE.
B0RI UM.
-
Atoomgewicht Bo = 11.
Voorkomen in de natuur. — In gedegen toestand heeft men het
borium tot nu toe nog niet aangetroffen, maar wel in verbindingen, zoo-
260
BORIUM.
als in het boriumzuur. Men vindt dit in de heete waterdampen, f u m ar o 1 e n o f s u f f i o n i, die in Toscane uit spleten van den bodem te voorschijn treden, vooral bij Monte cerboli, en tevens in de poelen, 1 a g o n i,
die door de condensatie van de dampen zijn ontstaan. Daarenboven komt
borium in sommige zouten voor, zooals in het mineraal tinkal, een natriumzout, dat in Azië gevonden wordt.
Afscheiding van borium uit zijne verbindingen. — De verbinding, die het meest geschikt is, om het element af te zonderen, is het
anhydrid Boe 0 3 , dat door natrium bij gloeihitte ontleed wordt. Daarenboven reduceert aluminium in gesmolten toestand het anhydrid eveneens,
en dit metaal heeft tevens de eigenschap, om liet afgescheiden borium
alsdan op te lossen, en bij bekoeling in kleine kristallen weder af te zetten, die men van het aluminium kan afzonderen, door dit met behulp
van zoutzuur of bijtende soda op te lossen.
. Amorph en gekristalliseerd borium. — Met behulp van natrium
afgescheiden, vertoont het borium zich als een bruin, amorph poeder, dat
aan de lucht bij sterke verhitting weder overgaat in het anhydrid. Uit
gesmolten aluminium bij bekoeling afgezet, vormt het integendeel kwadratische prismaas, die bijna de hardheid van diamant bezitten, en tot het
slijpen en polijsten daarvan kunnen gebruikt worden.
Ten opzichte van zuurstof vertoonen beide modificaties hetzelfde verschil
als kool, want het gekristalliseerde borium is bij de hevigste hitte slechts
modelijk te oxydeeren. Beiden zijn vervolgens, evenals kool, onsmeltbaar,
en worden door gewone oplossingsmiddelen niet aangetast. Het is een
van de weinige elementen, die het vermogen bezitten, om zich bij gloeihitte direct met stikstof te verbinden, onder vorming van Bo N.
De afscheiding van borium in gekristalliseerden toestand is nog te
kostbaar, om het, met het oog op zijne hardheid, in de industrie in te
voeren.
BORIUMZUURANHYDRID, Bo e 0 3 EN DE BORIUMZUREN.
Tot nu toe is slechts één oxyd van borium bekend, Bo e 0 3 , en dit
blijkt een anhydrid te zijn : het vormt met water het in de fumarolen
voorkomende 113 Bo 0 3 , het normale boriumzuur.
Afscheiding van het boriumzuur uit de fumarolen. — Vroeger
werd het zuur bereid door de gezuiverde tinkal, die in den handel den
naam van borax draagt, in heete geconcentreerde oplossingen met zout
te ontleden. Na bekoeling kristalliseert dan een aanzienlijk bedrag-zur
van het zuur er uit, en kan na verwijdering der moerloog door omkristalliseeren gezuiverd worden.
B ORIUMZUUR.
261
Sinds verscheidene jaren heeft men evenwel in Toscane bij den Monte
Cerboli het geringe bedrag van ongeveer 0.1 O/ 0 aan boriumzuur, dat in
de fumarolen aanwezig is, met voordeel er uit afgezonderd, door de dampen in koud water te leiden, en daardoor te condenseeren. De oplossingen worden vervolgens in groote reservoirs door de warmte der dampen
zelven weder uitgedampt, en uit de verzadigde oplossingen bij bekoeling
het ruwe boriumzuur verkregen, dat in dien toestand direct in den handel wordt gebracht, en tegenwoordig het uitgangspunt is voor de bereiding van alle boriumverbindingen.
Eigenschappen van het zuur. — Het boriumzuur vormt doorschijnende kristalplaatjes, die in koud water moeielijk oplosbaar zijn. Dampt
men evenwel eene waterige oplossing uit, dan gaat er met den damp een
weinig van het zuur mede ; is dit eindelijk teruggebleven, dan verliest
het zuur bij verdere verhitting zijne waterstof in der.i vorm van water, en
het anhydrid blijft als eene vuurbestendige massa terug, als een spons
lichaam, dat echter bij aanzienlijke hitte tot eene doorschijnende,-achtig
amorphe glasmassa te zamen smelt. Gedurende den overgang van zuur in
anhydrid ontwijken eveneens aanzienlijke hoeveelheden van het zuur, zoodat deze eigenschappen ons genoegzame rekenschap geven van zijn voorkomen in de fumarolen.
In waterige oplossingen vertoont het boriumzuur slechts zwak zure
eigenschappen. Lakmoes wordt zeer weinig rood er door gekleurd. Met
basen te zamen gebracht, vormt het de boraten of boriumzure zouten, die
in oplossingen door de meeste zuren ontleed worden. Bij gloeihitte is
evenwel de verhouding geheel anders, want ten gevolge van de vuurbestendigheid van het boriumzuuranhydrid, ontleedt dit onder die omstandigheden in tegendeel alle oxyzouten, wier anhydriden vluchtig zijn,
dus o. a. sulfaten, carbonaten en nitraten.
Herkenning van boriumzuur. -- Dit zuur deelt aan de vlam eene
groene kleur mede, en deze eigenschap kan vooral gemakkelijk worden
aangetoond, door eene alcoholische oplossing aan te steken.
Zijne tegenwoordigheid wordt evenwel zekerder aangetoond door curcumapapier, dat, in tegenstelling met alle andere zuren, hierdoor bruinrood gekleurd wordt, eenigszins overeenkomende met de kleur, die oplosbare basen daaraan mededeelen.
Is het boriumzuur in verbindingen aanwezig, zooals in borax, dan ontleedt men die met een overmaat van zoutzuur; dan zal curcumapapier,
in de vloeistof gedompeld, bij het drogen, waardoor de overmaat van
zoutzuur verwijderd wordt, eene roodbruine kleur aannemen.
Diboriumzuur. — In het normale zuur 113 Bo 03 kan de waterstof
vervangen worden door metalen, waardoor de normale boraten ontstaan,
die dus tot algemeene formule hebben : M 3 Bo 0 3 . Het natriumzout, dat
onder den naam van borax bekend is, heeft echter eene geheel andere
262
BORIUMZUUR.
constitutie, namelijk Na, Bo y 0 7 . Door substitutie verkrijgen wij daaruit
het zuur H 2 Bo 4 0 7 ; en door daaraan de waterstof als water te ontnemen:
H 2 Bo4 0 7 — H 2 0 Bo o 0 6
blijkt het, dat men dan 2 mol. van het anhydrid Bo e 03 overhoudt, zoo
dat hieruit volgt, dat de borax het normale natriumzout is van het diboriumzuur, welk zuur echter tot nu toe op zich zelf nog niet bekend is.
1)e reden, waarom men zulk een diboriumzuurzout verkiest bij het
soldeeren, als vloedmiddel, enz., zal later bij de behandeling van dit
zout onder de natriumverbindingen uiteengezet worden.
SILICIUM.
Atoomgewicht Si = 28.
Voorkomen in de natuur. — Evenals het borium vindt men dit
element niet in vrijen toestand, maar óf als anhydrid Si 0 2 , óf als zuur,
óf als bestanddeel van de daarvan afgeleide zouten, de silicaten.
Op zuurstof na komt silicium in de grootste hoeveelheid voor in de
bekende korst der aarde. Als anhydrid vormt het al de variëteiten van
bergkristal en kwarts, die óf in oorspronkelijke kristallen voorkomen, óf
verbrokkeld, zooals in vele rolsteenen, en in het zand. Het wezenlijke
kiezelzuur vinden wij in de natuur in die mineralen, welke onder den
naam van opaal bekend zijn, en onder deze treft men eveneens eene groote
verscheidenheid aan, veroorzaakt door de bijmengselen, en door de verschillende constitutie. Chalcedoonen en agaten zijn mengsels van kiezelzuuranhydrid en kiezelzuur. Vuursteen bestaat weder alleen uit kiezelzuur,
dat door organische bestanddeelen gekleurd is. Verder bestaat het pantser
van sommige laag ontwikkelde planten en dieren geheel en al uit dit zuur,
zooals dat der diatomaeën en radiolariae ; ook vindt men in den stengel
der grassen en rietsoorten vrij aanzienlijke hoeveelheden kiezelzuur, waaraan die planten hare stevigheid zijn verschuldigd.
De, silicaten vormen voor het grootste gedeelte de meeste zoogenaamde
rotssoorten, die niet alleen geheele bergketenen vertegenwoordigen, maar
ook de meeste lagen der aardkorst zelve.
KIEZELZUURANHYDRID, Si 0 2 EN DE KIEZELZUREN.
Gekristalliseerd kiezelzuuranhydrid. -- Het edele kwarts of het
bergkristal is zuiver Si 0 2 , en komt altijd gekristalliseerd voor in het
hexagonale stelsel, meestal als prismen, met de vlakken van den rhomboëder
gecombineerd.
263
KIEZELZUUR.
Amorph kiezelzuuranhy'drid. — Behalve in dien toestand kennen
wij het nog amorph. Het werkelijke kiezelzuur uit de natuur, de opalen,
en het langs den natten weg bereide bezitten beiden de eigenschap, om
bij verhitting, evenals boriumzuur, waterstof en zuurstof in den vorm van
water te verliezen, en daardoor in anhydrid over te gaan. Het doet zich
dan in dien toestand voor als eene witte zelfstandigheid.
Verschil in de overige eigenschappen. -- Het gekristalliseerde is,
evenals het amorphe, in alle zuren onoplosbaar, behalve in het fluoorwaterstofzuur, waardoor beiden ontleed worden ; het gekristalliseerde echter
moeielijker dan het amorphe. De bedoelde ontleding wordt uitgedrukt door
de vergelijking:
Si 0 2 +4HF1 SiF1 4 ±2H 2 0
waaruit men ziet, dat het silicium in eene geheel andere verbinding overgaat.
Hoe langdurig ook met water behandeld, gaan de beide vormen van het
anhydrid niet in een zuur over ; de eenige affiniteit, die zich hier nog voor
niet te hooge temperaturen openbaart, is de verhouding jegens bogen, de
beide basen K 0 H en Na 0 H. Kokende oplossingen daarvan doen alleen
het amorphe in oplosbare silicaten overgaan, echter zeer langzaam. Het
gekristalliseerde, dus ook zand, brokstukken van kristallen, worden daardoor
niet aangetast. Uit de volgende vergelijkingen zal tevens de constitutie
dier silicaten, en door substitutie, die van het werkelijke kiezelzuur blijken:
Si0 2
Si0 2
4K0H K4 Si 0 4 ±2H, 0
4Na0 H Na„ Si 0 4 ±2H 2 0
-}-
-}-
Het kiezelzuur zelf is dus, afgeleid uit deze kalium- en natriumzouten,
H 4 Si 0 4 , dat uit het anhydrid zoo kunnen ontstaan volgens de vergelijking:
Si 0 2 -{- 2 H 2 0
=H
4
Si 0 4
wanneer dit de eigenschap bezat, direct water te binden.
Deze oplosbare silicaten worden zelfs door de zwakste zuren gemakkelijk
ontleed, waardoor langs dien weg het kunstmatige kiezelzuur kan verkregen worden.
Ontleedt men eene niet te verdunde oplossing van waterglas, natriumsilicaat, door er langzaam zoutzuur bij te voegen, dan ziet men in de
vloeistof een geleiachtig neerslag ontstaan, dat zeer waarschijnlijk het normale zuur H 4 Si 0 4 is, maar tot nu toe nog niet zuiver is geïsoleerd
kunnen worden. In de afgefiltreerde vloeistof blijkt, behalve keukenzout,
nog eene zekere hoeveelheid kiezelzuur in oplosbaren toestand te verkeeren,
dat eene andere modificatie dan het normale schijnt te zijn.
Afscheiding van oplosbaar kiezelzuur door dialyse. -- Wel kan
men dit oplosbare zuur van het overtollige zoutzuur en van het keuken
afzonderen, maar de waterige oplossing levert bij verdamping weder-zout
van lieverlede het geleiachtige zuur.
Be methode van afscheiding die hier bedoeld wordt, is het eerst door
;
264
KIEZELZUUR,
GRAHAM aangegeven, en wordt bestempeld met den naam van dia 1 y s e;
zij vindt tegenwoordig in verschillende gevallen eene belangrijke toepassing.
Het beginsel is het volgende : heeft men in een vat, waarvan de bodem
uit perkamentpapier bestaat, of uit een dierlijk vlies, water, waarin gelijktijdig een kristalliseerbaar en een amorph lichaam zijn opgelost, en is de,
onderkant van het perkamentpapier of van het vlies in aanraking met zuiver
water, dan dringt van lieverlede het kristalliseerbare lichaam er door heen,
en gaat over in het water, en kan dus op die wijze, door vernieuwing van
het water, eindelijk geheel van het amorphe gescheiden worden. GRAHAM
heeft die stoffen, welke er door o s m o s e doorheen dringen, k r is t a 11 o ï d e n , en die, welke dat vermogen missen, c o 11 o ï d e n genoemd. Aan
keukenzout een kristalloïd en het opgeloste kiezelzuur een-gezinuht
colloïd is, kunnen dus beiden door dialyse van elkander gescheiden worden.
Zoo kan men ook bij vergiftiging met arsenigzuur den inhoud der maag
b. v., met water aangeroerd, dialyseeren : het kristalloïd Aso 0 6 zal dan
in het daar buiten gelegen water overgaan, en bijna alle dierlijke stoffen,
als zijnde colloïden, zullen in den dialysator terugblijven.
Zulk een toestel of dialysator kan men vervaardigen uit een glazen ring,
dien men bijv. van een klok heeft laten afspringen met brandende kool,
en waarom aan een der uiteinden een . stuk perkamentpapier met touw
stevig wordt bevestigd. Het geheel plaatst men in een grooter glazen vat,
waarin het water wordt ge daan.
Had men bij de ontleding van het waterglas, gelijktijdig onder omroeren,
eene aanzienlijke hoeveelheid zoutzuur toegevoegd, dan ware ook wel het
zout ontleed, maar al het kiezelzuur was alsdan. in oplossing gebleven.
Het geleiachtige kiezelzuur verliest aan de lucht, zelfs bij de gewone
temperatuur, water, maar vooral bij 100°, en schijnt vóór dat het tot
anhydrid is overgegaan, andere zuurmodificaties te doorloopen, wier constituties nog met geene genoegzame zekerheid bekend zijn.
Bij het opsporen van kiezelzuur in door zoutzuur ontlede oplossingen
maken wij echter van die verandering gebruik; want dampt men b. v. de
hier bedoelde, nog heldere, ontlede oplossing van waterglas bij 100° geheel
tot droog uit, en voegt men bij het droge overschot weder zoutzuur en
water, dan zal wel het keukenzout oplossen, maar het kiezelzuur is nu in
de gewone zuren onoplosbaar geworden. Dit verschijnsel doet zich bij geen
ander lichaam voor, d. w. z.: heeft verdund zoutzuur primitief als oplos
voor de eene of andere stof gediend, en verwijdert men dit-singmdel
oplossingsmiddel door verdamping bij ongeveer 100°, en voegt men er
dan weder het zoutzuur bij, dan • zal iedere andere stof ook weder in
oplossing treden, maar met kiezelzuur is dit niet het geval.
Niet alleen dat men langs dien weg kiezelzuur qualitatief kan aantoonen, maar de afzondering is zoo volkomen, dat men na gloeiing, waarbij
het in Si 0 2 overgaat, de quantitatieve bepaling daarop bouwen kan.
265
KIEZELZUUR.
TIet bij 100° verkregen onoplosbare zuur is waarschijnlijk H2 Si 0 3
Uit het onderzoek van de silicaten, die in de natuur voorkomen, en
die meestal dubbelsilicaten zijn, waarin de waterstof door twee verschil
metalen is gesubstitueerd, is gebleken, dat de daarvan af te leiden-lend
zuren het grootste aantal modificaties opleveren, die eenig anhydrid vormt.
Daardoor wordt die oneindige verscheidenheid van deze belangrijke groep
van mineralen verklaarbaar.
Sommige. van de natuurlijke silicaten zijn door verdunde of sterke zuren
te ontleden, maar vele bieden daaraan volkomen tegenstand.
De silicaten van kalium en natrium alleen zijn in water
o p 1 o s b a a r, die der overige metalen en alle dubbelsilicaten onoplosbaar.
Nu leert evenwel de ondervinding, dat die onoplosbare silicaten in oplosbare overgaan, door ze met kalium- of natriumcarbonaat, of beter met
een mengsel van beiden bij gloeihitte onder ontleding samen te smelten.
Behandelt men dus daarmede b. v. calciumsilicaat, dan zal er bij gloei
omzetting der bestanddeelen plaats grijpen, en na volkomen-hiten
ontleding zal er een oplosbaar kalium- of natriumsilicaat zijn ontstaan,
en calciumcarbonaat. Dit mengsel is dan weder door verdund zoutzuur
te ontleden, en het kiezelzuur op de beschreven wijze af te zonderen. De
Duitschers noemen deze -wijze van ontleding, die in platina kroezen geschiedt, a u f s c h 1 i e s s e n; in onze taal is er geen woord voor.
Wij hebben zoo even gezegd, dat de oplosbare silicaten ook door zwakke
zuren, zelfs door koolzuur, en sommige der natuurlijke ook door sterkere
worden ontleed; door de vuurbestendigheid van het anhydrid verandert
echter zijn chemisch karakter, evenals bij boriumzuuranhydrid, bij hooge
temperaturen, want verhit men Si 0 2 gekristalliseerd of amorph, die beiden
alleen in de knalgasvlam voor smelting vatbaar, maar niet t e v e rv 1 u c h t i g e n zijn , met een carbonaat, nitraat of sulfaat, in 't algemeen
met zulk een oxyzout, waarvan het afgeleide anhydrid vluchtig is, dan ontstaat er altijd een silicaat. Hieruit blijkt dus, dat onder die omstandigheden,
bij gloeihitte, het kiezelzuuranhydrid een sterk anhydrid is. Bij dergelijke
ontledingen zullen dan de afgescheidene anhydriden onontleed ontwijken,
in geval zij tegen de, aangewende temperatuur bestand zijn, zooals C 0 2
en S 0 2 , of zij zullen daarbij uiteenvallen, zooals S 0 3 in S 0 2 en 0.
Langs dien weg kan men dan ook gemakkelijk silicaten bereiden, en
later zullen wij zien, dat hierop de geheele glasfabrikatie berust.
.
,
FLUOORSILICIUM, Si F1 4
.
Bereiding. — Wij hebben vroeger reeds gezien, dat deze verbinding
zich vormt, wanneer kiezelzuuranhydrid of een watervrij silicaat door
2 6 6
FLUOORSILICIUM.
fluoorwaterstofzuur wordt ontleed. Uit de eerste reactie vloeit dan ook
de geschiktste bereidingswijze voort, met dit onderscheid, dat men niet
eerst het zuur behoeft te bereiden, maar zand b. v. kan laten ontleden
door een mengsel van calciumfluoride en zwavelzuur.
Eigenschappen. --- Dit kleurlooze, prikkelende gas is vooral gekenmerkt
door de eigenschap, dat het in tegenwoordigheid van water onbestaanbaar
is. Aan de lucht vormt het dan ook witte dampen door de ontleding,
die het ondergaat door den daarin aanwezigen waterdamp.
Leidt men het gas namelijk in water, dan ziet men eene afscheiding van gelei
kiezelzuur; dus van 4 mol. water zijn 4 atomen waterstof door Si vervan--achtig
gen, die zich in wordenden toestand met de Flo tot 4 H Fl hebben verbonden:
SiFl 4 ±4H 2 0=H 4 SiO4±4HFl,
maar deze verbinding heeft zich weder in status nascens met nog onontleed fluoorsilicium verbonden tot een nieuw zuur, kiezelfluoorwaterstofzuur,
volgens de vergelijking:
4HF1±2SiF1 4 2H 2 (SiF1 6 )
waardoor de eindvergelijking wordt:
3SiF1 4 ±4H L 0 H4 Si 0 4 ±2H 2 (Si F1 6)
In dit zuur speelt de groep Si Fl 6 dezelfde rol als een halogeen, en de
waterstof kan door
metalen gesubstitueerd worden.
Het zuur zelf bevindt zich in de oplossing, die men door
filtreeren van het ge-
leiachtige kiezelzuur
kan afscheiden.
Bereiding van
kiezelfluoorwateratofzuur. Bij
de bereiding moet
men eenige voorzorgen in acht nemen,
daar het kiezelzuur
spoedig de glazen
buis verstopt, waar
-dorhetfluorsicium in het water
Fig. 104. 04.
wordt geleid. Het
het water aan(Fig.
104),
waarin
glas
van
het
best is op den bodem
wezig is, een laag kwik te doen, en daarin de buis te doen uitkomen.
CHLOORSILICIUM.267
,
Gebruik van dit zuur. — In de analytische chemie maakt men van
dit zuur gebruik als reagens. De kalium- en bariumzouten er van zijn
onoplosbaar. - Daarenboven kan het kaliumzout dienen, om het element cr
uit af te zonderen.
Afscheiding van het element. — Verhit men namelijk kiezelfluoorkalium met kalium, dan zondert zich het silicium als een bruin amorph
poeder af, terwijl de beide andere elementen zich met elkander verbinden,
en door bèhandeling met water kunnen verwijderd worden:
K 2 SiF1 6 ±4K Si±6KF1
Verhit men evenwel datzelfde mengsel met zink bij sterke hitte, dan
lost het afgescheiden silicium in het gesmolten zink op, en scheidt zich
bij langzame bekoeling in kristallen af, die men, na verwijdering van het
metaal met behulp van verdund zwavelzuur, kan isoleeren.
Men ziet dus, dat ook dit element weder in twee allotropische toestanden kan verkregen worden. De eigenschappen van beiden zijn ook zeer
verschillend. Het amorphe oxydeert vrij gemakkelijk bij verhitting aan de
lucht tot Si 0 2 , het gekristalliseerde verbindt zich zelfs bij de hevigste
witgloeihitte niet met zuurstof. De kristallen krassen het glas.
CHLOORSILICIUM, Si C1 4
.
Vorming en bereiding. — De beide modificaties van het element verbinden zich direct bij verhitting met chloor tot eene kleurlooze vloeistof.
Zeer belangrijk is echter eene andere vormingswijze, waarnaar men deze
verbinding met meer voordeel kan bereiden.
Het kiezelzuuranhydrid wordt door geen enkel lichaam gereduceerd.
Kool en waterstof, die anders zoo vele oxyden reduceeren, zijn zelfs bij
de hevigste witgloeihitte geheel werkeloos; maar leidt men een stroom
van droog chloorgas over een gloeiend mengsel van dit oxyd' en kool in
een porseleinen buis, dan oefent de kool onder deze omstandigheden wel
hare reduceerende werking er op uit, omdat er nu met het chloor eerre
v l u c h t i g e verbinding kan gevormd worden. Ware het chloorsilicium
een even vuurbestendig lichaam als het oxyd zelf, dan zou er geen ontleding plaats grijpen. Vooral bij de chemie der metalen zullen wij zien,
dat dergelijke ontledingen meermalen voorkomen.
Eigenschappen. -- In tegenwoordigheid van water is deze vluchtige
verbinding onbestaanbaar, vandaar dat de dampen aan de lucht in witte
nevels overgaan, door de ontleding met den daarin aanwezigen waterdamp:
S'C1 4 ±4H 2 O H4SiO4+4HCl
THEORETISCHE 13ESCHOU W INGEN.
BEPALING VAN MOLECULAIR- EN ATOOMGEWICHT.
Nadere omschrijving van het begrip van molecuul en atoom. —
In onze inleiding hebben wij in korte bewoordingen het onderscheid aangegeven, dat men tegenwoordig in de chemie maakt tusschen m o l e c u u l
en atoom. Wij hebben toen moleculen genoemd.: de kleinste deeltjes
stof, die men bij de uiterste mechanische verdeeling overhoudt, terwijl
de nog kleinere deeltjes, die de moleculen samenstellen, met den naam
van atomen werden bestempeld.
Wanneer wij ons een molecuul zoutzuur denken, waarin volgens theoretische beschouwingen 1 atoom waterstof en 1 atoom chloor aanwezig zijn,
dan kunnen wij echter geenszins met zekerheid vaststellen, dat in zulk
een molecuul werkelijk 2 atomen voorkomen, die elk uit één ondeelbaar
stoffelijk punt bestaan; het kan zeer goed mogelijk zijn, dat zulk eene
geringe hoeveelheid, zulk een atoom nog verder samengesteld is uit nog
kleinere deeltjes, die echter gezamenlijk voor ons het chemische atoom
uitmaken; zoodat het begrip van atoom werkelijk niet in die beperkte
beteekenis moet worden opgevat, als zou er nu geene verdere verdeeling
meer mogelijk zijn. Daar weten wij op 't oogenblik nog niets van, maar
wij weten wel, dat, wanneer zulk een chemisch atoom nog samengesteld
kan zijn, er nimmer eene ontleding intreedt, wanneer zulk een atoom
van de eene verbinding in de andere overgaat, uit het eene - molecuul
zich losrukt, en in het andere zich gaat binden.
Vandaar dat wij voorzichtigheidshalve aan het begrip van atoom de
nadere beteekenis vastknoopen : dat het d e k 1 e i n s t e h o e v e e 1 h e i d
van een element is, die in eenige verbinding kan intreden,
of uit eenige verbinding zich kan afscheiden.
Evenzoo weten wij met zekerheid niets van eene zoo ver mogelijk
voortgezette mechanische verdeeling, zoodat wij beter doen, om ook het
269
BEPALING DER MOLECULAIRGEWICHTEN.
begrip van molecuul in dien zin te wijzigen, dat het d e k 1 e i n s t e h o eveelheid van een element of van eene verbinding is, die
in vrijen, geïsoleerden toestand bestaanbaar is.
Bepaling van het moleculairgewicht der elementen en verbindingen, door gebruik te maken van de wet van Avogadro. —
Volgens die wet zijn er in gelijke volumina van gasvormige stoffen,
onder gelijke omstandigheden van temperatuur en drukking, evenveel
moleculen. Daaruit vloeit noodwendig voort, dat dan ook d e dens i
dier gasvormige stoffen de betrekkelijke m'olecu--tein
lairgewichten voorstellen, wanneer ééne bepaalde stof,
hetzij, een element, hetzij eene verbinding, als eenheid
wordt aangenomen.
Vroeger werden de densiteiten algemeen uitgedrukt met betrekking
tot dampkringslucht. Men begrijpt lichtelijk, dat het voor ons doel veel
rationeeler is, om óf een element óf eene verbinding te kiezen, en niet
een m e n g s e 1, waarvan de samenstelling zelfs niet met zekerheid constant kan genoemd worden.
Aangezien nu waterstof het lichtste van alle bekende gassen is, heeft
men daarin de aangewezen stof, om door cijfers, grooter dan 1, de betrekkelijke moleculairgewichten voor te kunnen stellen.
Passen wij dit op eenige voorbeelden toe, dan kunnen de volgende
cijfers, die densiteiten voorstellen, door proefneming gevonden,
de moleculairgewichten voorstellen van de daarbij behoorende stoffen:
^
Densiteiten, maar Densiteiten, maar
NAMEN DER STOFFEN. ook mol. NAMEN DER STOFFEN. ook mol.
gew. tevens.
gew. tevens.
Waterstof .............
1.
Waterdamp ...........
8.90
Zuurstof ..............
15.96
Koolzuur..............
22.07
Chloor ...............
35.66
Zwavelzuuranhydrid.....
32.56
Iodiumdamp ...........
125.86
Alcoholdamp...........
23.29
Kwikdamp ............
100.73
Aetherdamp ...........
37.34
Herleiding van een densiteit, met betrekking tot lucht, tot een
met betrekking tot waterstof. Aangezien een tal van densiteiten,
die wij noodig hebben voor de bepaling der moleculairgewichten, in de
physische werken alleen zijn opgegeven ten opzichte van dampkringslucht,
is het noodig, die te herleiden tot waterstof. 1) a a r t o e h e e ft m e n n atuurlijk het opgegeven cijfer slechts zooveel malen grooter te maken, als waterstof lichter is dan dampkringslucht,
270
BEPALING DER
m. a. w., men heeft het cijfer slechts te vermenigvuldigen
met 14.44.
Gebruik van de moleculairgewichten, afgeleid uit de wet van
Avogadro, ter bepaling van de atoomgewichten. -- Wanneer wij
nu door proefneming in het bezit zijn gekomen van betrekkelijke moleculairgewichten, zal het atoomgewicht van eenig element, volgens het
laatst ontwikkelde begrip, de kleinste hoeveelheid moeten zijn, die in het
moleculairgewicht van de eene of andere zijner verbinding voorkomt.
Daartoe moeten wij dus door analyse de hoeveelheden van een bepaald
element opsporen, die in de moleculairhoeveelheden van een groot aantal
zijner gasvormige, of voor vervluchtiging vatbare verbindingen voorkomen;
daarenboven moeten het verbindingen zijn van de meest mogelijke verscheidenheid in samenstelling, daar er eerst dan kans bestaat, dat er onder
deze één of meer zijn, waarin werkelijk de kleinste hoeveelheid, M. a. w.
één atoom of Bene atomistische hoeveelheid voorkomt. De
moleculairhoeveelheid van het element zelf behoeft natuurlijk niet geanalyseerd te worden, want die bestaat uit het element alleen, maar door
dat cijfer zal men dan ook het aantal atomen in het molecuul van het
element te weten komen, m. a. w. zijne constitutie.
Passen wij die beschouwingen vooreerst op waterstof toe, omdat ook dit
element, als zijnde het lichtste, als aangegeven is, om als eenheid te dienen
voor de betrekkelijke atoomgewichten, dan vinden wij de volgende gegevens:
1
NAMEN DER STOFFEN.
Densiteiten en
mol. gew, tevens.
Hoeveelheden
waterstof, daarin
aanwezig.
'Waterstof. ...............
1.
9.
Hoeveelheden
van andere elementen,
daarin aanwezig.
0.
8.39
Zoutzuur ..........9 8.39
39.43
Broomwaterstofzuur........
64.15
Joodwaterstofzuur .........
13.68
Cyaanwaterstofzuur ........
0.50
0.48
0.50
0.50
17.89 chloor.
38.95 bromium.
63.65 iodium.
13.18 kool en stikstof.
Waterdamp ..............
Zwavelwaterstof..
8.90
0.98
1.01
7.92 zuurstof.
16.19 zwavel.
................
mmonia ........
Ammonia
Phosphorwaterstof .........
Arsenikwaterstof ..........
8.60
17.11
38.91
1.51
1.50
1.49
7.09 stikstof.
15.61 phosphorus.
37.42 arsenicum.
Moerasgas................
Aethyleen .. ..............
8.05
14.12
2.01
2.01
6.04 kool.
12.11 kool.
Alcoholdamp .............
23.29
3.03
20.26 kool en zuurstof.
37.34
5.04
32.30 kool en zuurstof.
1.
Aetherdamp..............
ATOOMGEWICHTEN.271
Uit deze uitkomsten blijkt, dat in de mol. van chloor-, broom-,
jood- en cyaanwaterstofzuur de minste hoeveelheid waterstof aanwezig
is. Die hoeveelheid. bedraagt voor drie van de vier verbindingen 0.5,
terwijl die hoeveelheid voor de vierde er zeer nabij komt. In alle
overige verbindingen is het bedrag aan waterstof zeer nabij een vee 1voud van 0.5.
Schijnbaar zou hieruit voortvloeien, dat de door DALTON gestelde hypothese „dat alle atomen van eenzelfde element even zwaar
zij n'', door het onderzoek werd tegengesproken ; maar reeds meermalen
hebben wij er op gewezen, dat het bepalen van densiteiten van gasvormige
lichamen, vooral bij hooge temperaturen, aan zeer groote moeilijkheden is
onderworpen, zoodat wij dan ook gerust die cijfers kunnen verbeteren, en
aannemen, dat de volgende betrekkelijke hoeveelheden waterstof aanwezig
zijn in de moleculairgewichtshoeveelheden, welke door de densiteiten dier
lichamen worden voorgesteld, . namelijk.:
Voor waterstof .. . . . . . . . . . 1.
zoutzuur . . . . . .
,,broomwaterstofzuur
,,joodwaterstofzuur .
,,cyaanwaterstofzuur.
,,water . . .. . . . .
,,zwavelwaterstof ..
.
,,ammonia . . . . . .
,,phosphorwaterstof .
,,arsenikwaterstof . .
,,moerasgas . . . . .
,,aethyleen . . . . .
,,alcohol. . . . . . .
» aether . . . . . . .
. .
. .
. .
. .
. .
..
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
d eel.
0.5 ,,
0.5 ,,
0.5 ,,
0.5 ,,
1.
,,
1.
1.5
1.5 ,,
1.5 ,,
,,
2.
2.
,,
3.
5.
»
Die hoeveelheid 0.5 zou nu k u n n e n voorstellen het atoomgewicht van
waterstof, want het is de minste hoeveelheid, die in het molecuul van
eenige harer verbindingen voorkomt, en het is, zooals de ondervinding
leert, ook de minste hoeveelheid, die uit eenige waterstofverbinding kan
uittreden, en aan eenige chemische verbinding kan deelnemen : dus 1
atoom.
Uit die lijst zien wij verder, dat het mol. vrije waterstof de dubbele
hoeveelheid, dus 2 atomen bevat, evenals water en zwavelwaterstof; dat
ammonia, phosphorwaterstof en arsenikwaterstof 3 X 0.5 waterstof bevatten,
dus 3 atomen; dat de mol. van moerasgas en van aethyleen 4 atomen bevatten, alcohol 6, en aether 10.
27 2
BEPALING DER
Wij hebben in de inleiding evenwel reeds vermeld, dat de scheikundigen overeen zijn gekomen, om de atoomgewichten der elementen af han
te stellen van dat der waterstof, als eenheid aangenomen. Daarom-kelij
moeten de moleculairgewichten twee malen grooter gemaakt worden, en
wordt dus het moleculairgewicht van een gasvormig, of voor
vervluchtiging vatbaar element of van eene dergelijke
verbinding voorgesteld door twee malen de densiteit van
het gas of van den damp, met betrekking tot waterstof.
Herleiding van de densiteit van eene gasvormige stof, met betrekking tot dampkringslucht, tot haar moleculairgewicht, en
omgekeerd. --- Wanneer men dus van de densiteit van een gas of damp,
met betrekking tot dampkringslucht, gebruik wil maken, om daarvan het
moleculairgewicht af te leiden, heeft men die grootheid slechts te vermenigvuldigen met 28.88, d. i. twee malen het cijfer, dat aangeeft, hoeveel
maal waterstof lichter is dan dampkringslucht.
Passen wij dit op een enkel voorbeeld toe. Koolzuur is een zwaar gas;
de densiteit met betrekking tot lucht is gevonden te zijn 1.529 ; dit cijfer,
met 28.88 vermenigvuldigd, geeft 44.15, dat zeer nabij het theoretische
cijfer 44 voor C 0 2 komt.
Omgekeerd kan men dus ook uit een bekend moleculairgewicht, door
het door 28.88 te deelen, tot de theoretische densiteit geraken, die zeer
nabij de empirische wezen zal, want deelt men het zuivere moleculairgewicht van C 0 2 , namelijk 44, door 28.88, dan krijgt men 1.523, dat zeer
nabij het cijfer 1.529 komt, dat door proefneming gevonden is.
Eenheid voor de graphische voorstelling van het molecuul. —
Omdat het molecuul waterstof uit twee atomen blijkt te bestaan, heeft
men in de, chemie voor de graphische voorstelling van de, volumina, die
op elkander inwerken, en waarbij als minste betrekkelijke hoeveelheid
het volumen van één molecuul kan genomen worden, aangenomen e e n
d u b b e 1 vierkant , zooals reeds meermalen als voorstellingswijze is
gebezigd, b. v.:
H2
HCN
C2H60
CJH1o0
Waterstof.
Cyaanwaterstof.
Alcoholdamp.
Aetherdamp.
Verdere voorbeelden voor de bepaling van het atoomgewicht,
afgeleid uit de kennis der moleculairgewichten. -- Wij laten hier
tot nadere bevestiging de gegevens volgen voor het bepalen van het atoom
stikstof, waaruit tevens blijkt, dat de formule voor het mole--gewichtdr
cuul van dat element is N2 . Gemakkelijkheidshalve zijn hier de verbeterde, 'theoretische densiteiten gebezigd :
ATOOMGEWICHTEN. 273
NAMEN DER STOFFEN.
Densiteiten. Mol. gew.
Stikstof .................
Stikstof hemioxyd .........
Stikstofoxyd ..............
Stikstofsuperoxydbeneden 22°
,;
boven 22° Salpeterzuur
..............
Ammonia .................
H=1
H2=2.
14.04
422.0 15.02
46.04
23.02
31.52
8.52
28.08
44.08
30.04
92.08
46.04
63.04
17.04
Hoeveelheid
stikstof, daarin
aanwezig.
28.08
28.08
14.04
28.08
14.04
14.04
14.04
Hoeveelheid
van
andere elementen.
0.
16 zuurstof.
16
64
32
,,en waterstof.
49
3 waterstof.
Voor het bewijs, dat het mol. gasvormige phosphorus P 4 is, en tevens
dat P = 31 is, dient de volgende tabel:
NAMEN DER STOFFEN.
Densiteiten. Mol. gew.
H
1.
H2 2•
=
=
Hoeveelh. phosphorus, daarin
Hoeveelheid
aanwezig.
andere elementen.
van
0.
Phosphordamp............
62.
124.
124.
Phosphorwaterstof.........
9 7.
34.
31.
3 waterstof.
Phosphortrichloride ........
68.69
137.38
31.
106.38 chloor.
Verder laten wij eene opgave volgen, waaruit blijkt, dat het mol. gasvormig kwik slechts uit 1 atoom bestaat:
NAMEN DER STOFFEN.
Densiteiten. Mol. gew.
2
H
H =1.
== •
Hoeveelh. kwik
Hoeveelheid
daarin
aanwezig.
andere elementen.
van
Kwikdamp ...............
100.
200.
200.
Kwikchloride .............
135.46
270.92
200.
0.
Kwikbromide .............
179.95
359.90
200.
159.90 bromium.
Kwikiodide ..............
226.85
453.70
200.
253.70 iodium.
70.92 chloor.
Ten slotte kiezen wij als voorbeeld voor de bepaling van het atoom
een element, waarvan de constitutie van het molecuul ons nog-gewicht
1B
274
BEPALING DER
onbekend is, namelijk koolstof, omdat dit nog niet in gasvormigen toestand
is gebracht kunnen worden. Wij moeten dus het atoomgewicht, de kleinste
hoeveelheid in eenig molecuul harer verbindingen aanwezig, uit gasvormige verbindingen opsporen.
1
NAMEN DER STOFFEN.
Densiteiten. Mol. gew.
H = 1.
H2 = 2.
Hoeveelh.
kool, ,
daarin
aanwezig.
Hoeveelheid van andere
elementen.
Kooloxyd .............
11.
28.
12.
16
Koolzuur .............
22.
44.
12.
32
Moerasgas .............
8.
16.
12.
4
Aethyleen .............
14.
28.
24.
4
Alcohol ..............
23.
46.
24.
22
„
Aether ...............
37.
74.
48.
26
„
Chloroform............
59.69
Zwavelkoolstof.........
38.
76.
12.
64
Cyaanwaterstofzuur.....
13.52
27.04
12.
15.04 waterstof en stikstof.
119.38
12.
106.38
zuurstof.
waterstof.
,,
en zuurstof.
,, chloor.
zwavel.
Tegenwoordige kennis omtrent de constitutie van de moleculen
der elementen. - Wij kennen tot op dit oogenblik met zekerheid
slechts de constitutie van de moleculen van 13 elementen. Sommige
daarvan verkeeren, zooals men weet, bij de gewone temperatuur in gastoestand, de overige zijn daarbij of vloeibaar of vast, en moeten dus
door warmte daarin gebracht worden. Hoe hooger daarvoor echter de
temperatuur wezen moet, hoe grooter de moeielijkheden worden, om met
onze hulpmiddelen de densiteiten in dien toestand te bepalen.
De volgende tabel geeft ons een overzicht van de constitutie van de
moleculen dier 13 elementen, met vermelding van de temperaturen,
waarbij de bepaling der densiteiten heeft plaats gehad, benevens de
graphische voorstelling, om een goed denkbeeld te verkrijgen omtrent
het aantal atomen in het molecuul, en de hoeveelheid in gewicht in gelijke volumina dier elementen in gasvormigen toestand.
275
ATOOMGEWICHTEN.
mule.
Graphische voor stelling.
2.
H2
HH
0°
32.
02
00
Stikstof ...............
0°
28.08
N2
NN
Zwavel ...............
524°
192.
So
SSSSSS
460 , 10^i0° en
1560°
64.
S2
SS
Selenium ..............
1420°
159.
See
Se Se
Tellurium., ...........
141,0°
258.
Tee
Te Te
Phosphorus ........ ....
500° en 100
4°
124.
I' 4
PPP p
Arsenicum. ..... .....
S60°
300.
As
As As As As
Chloor ................
200°
70.92
Cl2
Cl Cl
Bromium .............
100°
159.90
Br:,
Br Br
Iodium .......... ....
18ri ° en 1040 0
253.70
I2
II
Cadmium .............
-1040°
112.
Cd
Cd
Kwik.. ...............
1146`'
200.
Hg
NAMEN DER ELEMENTEN ,
Temperatuur.
Mol. gew.
Waterstof .............
0°
Zuurstof ..... ........
,^
...............
0
Mol. for-
•
Hg
276BEPALING DER
Men ziet dus uit deze opgave, dat bij verreweg de meeste dier 13
elementen het molecuul uit 2 atomen bestaat, dat van cadmium en kwik
slechts uit één, terwijl de mol. van phosphorus en arsenicum uit 4 atomen
zijn opgebouwd.
Het mol. zwavel vertoont de belangrijke bizonderheid, dat het mol.
van den damp uit 6 atomen bestaat bij eene temperatuur, even boven
haar kookpunt gelegen, maar dat zulk een molecuul bij 860° uiteenvalt
in 3 mol., elk uit 2 atomen bestaande.
Uit deze eigenschap van zwavel mogen wij het vermoeden afleiden, dat,
wanneer onze hulpmiddelen het toelieten, om de densiteiten van phosphor- en arsenikdamp bij veel hoogere temperatuur te bepalen, waarschijnlijk eene dergelijke splitsing werd waargenomen.
Van deze 13 elementen zijn er 12, waarvan het atoomgewicht is afgeleid uit de moleculairgewichten van hunne gasvormige verbindingen, ontleend aan hare densiteiten. Het atoomgewicht van cadmium is verkregen
door toepassing van de wet van DULONG en PETIT, omdat er tot nu toe
nog geen vluchtige cadmiumverbindingen bestaan. Daar het element evenwel bij hooge temperatuur vluchtig wordt, kan daardoor de constitutie
van zijn molecuul wel bepaald worden.
Behalve die 12 elementen heeft men daarenboven nog door de wet
van AVOGADRO de atoomgewichten bepaald van de volgende 18:
Antimonium.
Bismuth.
Borium.
Chromium.
Fluorium.
Kiezel.
Koolstof.
Lood.
Molybdaenium.
Niobium.
Osmium.
Tantalium.
Tin.
Titanium.
Vanadium.
Wolframium.
Zink.
Zirkonium.
Andere hulpmiddelen dan de wet van Avogadro voor de bepaling der atoomgewichten. — Waren er geene andere hulpmiddelen
meer ter onzer beschikking, om tot de kennis der atoomgewichten te geraken dan de wet van AVOGADRO, dan zouden wij dus omtrent 34 van
de 64 elementen in bepaalde onzekerheid verkeeren ; er staan ons evenwel
gelukkig nog twee ardere middelen ten dienste : d e wet van DULONG
en PETIT en isomorphie.
Voor dat wij het gebruik hiervan willen aangeven, is het noodig, om
eerst ingelicht te worden, hoe men de benaderende atoomgewichten,
afgeleid uit de wet van AVOGADRO, of uit de beide zooeven gemelde
methoden, tot den hoogsten graad van nauwkeurigheid kan verbeteren.
Gebruik van de weegschaal voor de nauwkeurige bepaling
der atoomgewichten. — Wanneer men eene waterstofverbinding, b. v.
water, met groote ' nauwkeurigheid analyseert, of door synthese de samen
er van bepaalt, zooals DUMAS heeft gedaan, door waterstof over-steling
ATOOMGEWICHTEN. 277
verhit koperoxyd te leiden, en men zoodoende de cijfers voor de betrek
gewichtshoeveelheden der beide elementen door z o r g v u l d i g e-kelij
weging, in verband met eene onberispelijke methode verkrijgt,
zullen hier in dit voorbeeld de 8 deelen zuurstof, die zich met 1 deel
waterstof tot water vereenigen, óf moeten uitdrukken het a t o o m g e w i c h t
van zuurstof, wanneer dat van waterstof als eenheid wordt aangenomen,
óf een veelvoud óf een evenmatig deel er van.
Is werkelijk het atoomgewicht van zuurstof 8, dan wordt de formule voor water H 0 ; stelt 8 evenwel een veelvoud er van voor, b. v.
het dubbel, dan moet de formule door H 0 2 worden uitgedrukt; en is
eindelijk 8 een evenmatig deel er van, b. v. de helft, een derde of een
vierde, dan zou de formule voor water voorgesteld moeten worden door
H 2 0, door H 3 0 of door H. 0.
Om nu uit de onzekerheid te geraken, roepen wij de wet van AVO
ter hulp, gaan moleculaire hoeveelheden van zuurstofverbindingen-GADRO
analyseenen, en vinden dat de minste hoeveelheid zuurstof in eenig molecuul harer verbindingen zeer nabij 16 is. Hieruit vloeit dan voort, dat
niet 8, 4, 24 of 32, maar 16 (2 X 8) het ware atoomgewicht voor zuurstof is, waardoor de formule voor water wordt : H2 0.
Zoo hebben wij bij de koolstof er reeds op gewezen, dat er zooveel
gelegen was aan de juiste kennis van de samenstelling van het koolzuur,
omdat daaruit het nauwkeurige cijfer voor het atoomgewicht van dit
element kan worden afgeleid.
16 is, dan zal de hoeveelheid
Is immers eenmaal vastgesteld dat 0
=
kool, die zich met 16 zuurstof verbindt, namelijk 6, óf het atoomgewicht
zelf zijn, óf een veelvoud, óf een evenmatig deel daarvan.
Hit de analyse van moleculaire hoeveelheden (bl. 274) blijkt evenwel,
dat de minste hoeveelheid in eenig molecuul van hare verbindingen, b. v.
in die van kooloxyd, koolzuur, moerasgas, chloroform, zwavelkoolstof en
cyaanwaterstofzuur zeer nabij 12 bedraagt. Hieruit vloeit dus eveneens
voort, dat 6 de halve atomistische hoeveelheid van kool is, dat haar atoomgewicht 12 bedraagt, en dat de formule voor koolzuur C 0 2 moet zijn.
Aangezien de scheikundigen overeen zijn gekomen om H 1 te stellen, zou de onberispelijkste methode voor de nauwkeurige bepaling van
de atoomgewichten der overige 63 elementen deze zijn : dat men ging
onderzoeken, hoeveel van elk dier 63 elementen zich met 1 deel waterstof vereenigt; de verkregen cijfers waren dan eenvoudig door de wet van
AVOGADRO, of door de beide andere methoden, tot hunne atomistische
waarde te brengen. Ongelukkig gaan slechts weinig elementen verbindingen met waterstof aan, en zoo dit al geschiedt, dan zijn de meesten nog
gasvormig, en in dien toestand moeielijk af te wegen, geheel zuiver
te verkrijgen, enz.
Zuurstofverbindingen zijn integendeel veel menigvuldiger, verkeeren in
278
BEPALING DER
't algemeen meer in v a s t e n toestand, waardoor de fouten van weging geringer worden, en kunnen betrekkelijk gemakkelijk in zuiveren 4toestand
bereid, en de samenstelling er van nauwkeurig, óf door analyse, óf door
synthese bepaald worden.
Gebruikt men evenwel de zuurstof als uitgangspunt, en stelt men 0 —16,
dan zullen de daarvan afgeleide atoomgewichten dan alleen naar waarheid zijn, wanneer dit cijfer juist is. Blijkt het naderhand, dat DUMAS bij
de bepaling fouten heeft begaan, en moet 0 iets grooter of iets kleiner
dan 16 genomen worden, dan moeten al de atoomgewichten veranderd
worden, die van 0 16 zijn afgeleid.
Wij kunnen hiermede volstaan, en zullen nu overgaan tot het bespreken van de, beide andere methoden ter bepaling van het b e n a d e r e n d e
cijfer der atoomgewichten.
Toepassing van de wet van Dulong en Petit voor de bepaling
der atoomgewichten. Wanneer men gelijke gewichtshoeveelheden
van verschillende stoffen eene gelijke temperatuursverhooging doét ondergaan, dan leert de ondervinding, dat daarvoor v e r s c h i 11 e n d e hoeveelheden warmte noodig zijn; één kilogram kwik b. v. vereischt veel
minder warmte, om van 0° tot 100° verwarmd te worden, dan één kilogram water eveneens van 0 ° tot 10 0°. De verhouding van die verschillende hoeveelheden warmte heeft men in cijfers uitgedrukt, en met den
naam van s o o r t e 1 ij k e warmte bestempeld. Als eenheid van temperatuursverhooging heeft men de hoeveelheid warmte genomen, die de stof
behoeft, om van 0° tot 1° verwarmd te worden, en als eenheid voor de
soortelijke warmte zelve die van water.
DULONG en PETIT zijn reeds in 1819 ten gevolge hunner onderzoekingen over de soortelijke warmte tot de gevolgtrekking gekomen, dat er
een zeer nauw verband scheen te bestaan tusschen de soortelijke warmte
der v a s te e l e m e n t e n en hunne toen ter tijde gebruikelijke aequivalentgewichten, cijfers, die óf overeenkomen met de tegenwoordige atoom
helft daarvan bedragen. Voor die vaste elementen, wier-gewichtn,ófd
aequivalentgewichten overeenkomen met de tegenwoordige atoomgewichten, bleek het product van soortelijke warmte en aequivalentgewicht ongeveer 6.4 te bedragen, en voor de overigen, wier aequivalentgewichten
half zoo groot zijn als de atoomgewichten, bleek het zelfde product ongeveer
3.2 te zijn. Hieruit vloeide dus voort, dat de aequivalentgewichten voor
de eene, groep dier vaste elementen omgekeerd evenredig schenen te zijn
met hunne soortelijke warmte, en dat die zelfde betrekking ook voor de
overigen scheen te bestaan. Ofschoon toen ter tijde kool, borium en silicium eene uitzondering maakten, daar de gemelde producten voor die drie
elementen slechts 1.2, 1.375 en 2.422 bedroegen, meende men toch, en niet
ten onrechte, dat in die feiten geen toevalligheid maar een wet lag opgesloten, die men naar de ontdekkers de wet van DULONG en PETIT heeft genoemd.
-
ATOOMGEWICHTEN.279
Tegenwoordig drukt men dus die wet in deze bewoordingen uit: d e
atoomgewichten der vaste elementen zijn omgekeerd evenredig met hunne soortelijke warmte, of: het product van
atoomgewicht en soortelijke warmte van ieder vast element
bedraagt steeds een constant getal, ongeveer 6.4. Dit product heeft men de atoomwarmte genoemd. Uit deze wet vloeit dus
voort, dat er evenveel warmte vereischt wordt, om een atoom
van elk der vaste elementen eerre gelijke temperatuursver.
hooging te doen ondergaan.
Passen wij die wet toe op de 20 vaste elementen, wier atoomgewichten
bepaald zijn geworden met behulp van de wet van AVOGADRO, en wier
soortelijke warmtera tevens bekend zijn, dan verkrijgen wij de volgende
uitkomsten:
Soort. warmte.
NAMEN DER VASTE ELEMENTEN.
Atoomgew.
Product
of
atoomwarmte.
Antimonium. ................
0.05077
Arsenicum .................
0.01814
Bismuth ....................
0.0308
Borium. Gekrist. (bij
230°)
0.3663
600°)
0.5000
78°
tusschen
Bromium...
0.08432
en-20
Chromium ..................
0.1
Iodium
0.05412
graphiet (bij
600°)
0.4431
Koolstof
diamant
0.4408
(bij
.......
0.03247
Kwik44
°).....
0.0314
Lood..........
................
Molybdaenium ...............
0.0722
0.03063
Osmium
smium ....................
. ................
Phosphorus
0.1887
0.0762
Selenium
200°) ........
Silicium (bij
0.2029
...................
4
ellurium
0.047
T
...
0.05623
Tin
in ........................
0.0334
Wolframium.. ...............
0.09555
Zink........ ...............
0.2026
Zwavel.....................
.
„
(„
±
.
„
.
122.
75.
210.
11.
11.
6.118
6.095
6.468
4.029
5.500
-
................
.....
±
( „
-
...
....
±
....
„
„
)
79.95
6.741
52.48
126.85
12.
12.
200.
207.
96.
199.2
31.
79.5
28.
129.
118.
184.
65.
32.
5.248
6.865
5.317
5.289
6.494
6.450
6.931
6.101
5.850
6.058
5.681
6.115
6.635
6.146
6.210
6.483
280
BEPALING DER
Uit deze tabel blijkt dus, dat de atoomwarmte voor deze 20 elementen zich beweegt ongeveer tusschen 5.3 en 6.8. Wanneer men in acht
neemt, dat de bepaling der soortelijke warmte aan groote bezwaren is
onderworpen, dat er bij de uitvoering gemakkelijk fouten insluipen, die
moeielijk zijn te ontgaan, en dat de warmte, die men de stof toevoegt,
niet alleen . verbruikt wordt, om den trillingstoestand te vermeerderen,
maar daarenboven, om in- en uitwendigen arbeid te verrichten, moleculaire krachten te bestrijden, enz. is het niet te loochenen, dat deze cijfers
een wet aangeven, waarmede men de benaderende atoomgewichten der
overige elementen kan bepalen, zooals men ook werkelijk heeft gedaan.
Tot nadere toelichting moeten wij nog vermelden, dat de soortelijke
warmte niet voor alle temperatuursverschillen dezelfde is, en dat de uitzondering, die vroeger voor kool, borium en silicium bestond, daaraan
was toe te schrijven, dat men de soortelijke warmte dier drie elementen
bepaald had bij te lage temperaturen. Voor ieder vast element neemt de
soortelijke warmte toe met de temperatuur, totdat men voor ieder element
een bepaalde temperatuur heeft bereikt, waarboven de soortelijke warmte
genoegzaam constant blijft. De uitkomsten hebben nu bewezen, dat juist
die soortelijke warmten, verkregen bij de hier bedoelde temperaturen, met
de atoomgewichten vermenigvuldigd, producten opleveren, die tusschen
5.5 en 6.5 gelegen zijn, m. a. w. aan de wet voldoen. Die temperatuur
bedraagt b. v. voor kool en borium ongeveer 600°, voor silicium ongeveer 200 , enz.
Om het gebruik van die wet door een paar voorbeelden toe te lichten,
kiezen wij daartoe aluminium en ijzer.
Met behulp van de weegschaal heeft men gevonden, dat:
0
in aluminiumoxyd 18.$ aluminium gebonden zijn aan 16 zuurstof, en
„
,,
„ „
„ ijzeroxyd
37.$ ijzer
Van aluminium zijn drie verbindingen bekend, waarvan de densiteiten
harer dampen kunnen bepaald worden, namelijk de chloor-, broom- en
joodverbindingen; van ijzer is zulks alleen met het hoogste chloride het
geval. In de moleculairhoeveelheden dier vier zouten, langs dien weg
verkregen, zijn bij allen 6 atomen van het halogeen aanwezig, in de aluminiumverbindingen gebonden aan 55, en in de ijzerverbinding aan 112 van
het metaal.
Uit het moleculairgewicht van eéne ijzerverbinding, en uit dat van drie
aluminiumverbindingen, die geen verscheidenheid in constitutie opleveren,
mogen wij volstrekt niet besluiten, dat die gevonden cijfers de kleinste hoe-
veelheden voorstellen, die in eenige verbinding dier beide elementen voorkomen, m. a. w. hun atoomgewichten. Waren er in 't geheel geene andere
gegevens, dan zouden wij alleen een hypothetisch atoomgewicht kunnen stellen, en de vier verbindingen zouden dan tot formules moeten hebben:
ATOOMGEWICHTEN.
281
Al Cl 6 , Al Br 6 , Al 1, en Fe C1 (; .
Uit het onderzoek met de, weegschaal merkt men op, dat (le beide hypothetische atoomgewichten, 55 en 112, de drievoudige hoeveelheden zijti
van 18.$ aluminium en van 37.$ ijzer, die aan ééne atomistische hoeveelheid van zuurstof (16) gebonden zijn, zoodat daaruit voort zou vloeien,
dat de formules der oxyden moesten zijn:
A10 3 en Fe 0 3 .
Van die beide vaste metalen is echter de soortelijke warmte bekend,
namelijk:
voor aluminium 0.2143
„ ijzer. . . . 0.1138
Berekent men nu het product met de hypothetisch gestelde atoomgewichten 55 en 112, m. a. w. de atoomwarmte, dan verkrijgt men:
voor aluminium 0.2143X55 —. 11.7865
„ ijzer0.1138x112=12.7456
Het valt dadelijk in het oog, dat beide producten het dubbel zijn van
5.5 à 6.5, en dat dus niet Al = 55 maar 27.5 wezen moet, en niet
Fe 112 maar =56.
Daardoor veranderen de zes voorloopig gestelde formules in de volgende:
Al e Cl 6 , Al e Br 6 , Al e I 6 , Fe 2 Cl 6 , Al 2 0 3 , Fe 2 0 3 .
Gebruik van isomorphie ter bepaling van de atoomgewichten. — Dit hulpmiddel bezit eene veel mindere waarde dan de beide
behandelde, maar het kan in twijfelachtige gevallen er toe bijdragen, om
meerdere zekerheid te verkrijgen.
Wanneer het benaderende atoomgewicht van zeker element alleen bepaald is geworden met behulp van de wet van AVOGADRO uit de densiteiten van een betrekkelijk gering aantal vluchtige verbindingen, die
daarenboven Beene groote verscheidenheid in constitutie bezitten, blijft
er altijd eenige onzekerheid. over, of er in het molecuul van één of meer
dier verbindingen werkelijk de kleinste hoeveelheid van het element voorkomt, m. a. w. 1 atoom ; of wanneer de atoomwarmte te veel van 6.4
afwijkt, dan tracht men één of meer kristalliseerbare verbindingen op
te sporen, die isomorph zijn met overeenkomstige verbindingen van een
element, waarvan het atoomgewicht met zekerheid bekend is. Wanneer
men dan van de veronderstelling uitgaat, dat isomorphic van twee verbindingen van gelijke soort, zooals zouten, zuren of oxyden een gevolg
is van gelijke constitutie harer moleculen, moet het aantal
en de soort der atomen in de moleculaire hoeveelheden
van beiden even groot zij n. Langs dien weg is o. a. door controle
282
ATOMICITEIT.
bevestigd, dat Fe 56 is, en niet 112, daar ijzer in de ferroverbindingen isomorph is met calcium : Fe C 0 3 en Ca C 0 3 komen in de
natuur beiden gekristalliseerd voor in rhomboëders van denzelfden vorm.
Op gelijke wijze is ook bevestigd, dat Cr = 52.48 is, afgeleid uit de
atoomwarmte, terwijl in het mol. van de eenige vluchtige chroomverbinding 104.96 chromium bleek te zijn; uit de constitutie der zoogenaamde
aluinen, M 2 K 2 (S 0 4 ) 4 , 24 aq., die allen in octaëders kristalliseeren, vloeide
evenwel voort, dat de hoeveelheid van 104.96 twee atomistische hoeveelheden is.
ATOMICITEIT. — VALENTIE. — BOUW DER MOLECULEN.
Verschillende verbindingswaarde van de elementen onderling.
Wanneer wij een blik slaan op formules van moleculen van zeer eenvoudige verbindingen, waarin een en hetzelfde element in verschillend aantal
atomen aan één. atoom van andere elementen gebonden voorkomt, dan
doet zich onwillekeurig de vraag voor, wat daarvan de reden zij ? Kiezen
wij daartoe de waterstof, dan vragen wij ons af, waarom wel bekend is
H Cl, maar niet H 2 Cl, H 3 Cl, eriz., waarom wel bestaat H 2 0, maar niet
H 3 0, H 4 0, enz. ; waarom wij wel bezitten FI 3 N, maar niet H4 N, H 5 N,
en waarom wij van kool geen hoogere waterstofverbinding bezitten dan.
H 1 C, en het ons nimmer is gelukt, om stoffen te bereiden, wier moleculairformules uitged rukt zouden moeten worden door H 5 C, H6 C, enz.?
Dit . vermogen van Cl, 0, N en C, om een verschillend, maar bepaald
aantal waterstofatomen • te kunnen binden, moet natuurlijk een gevolg zijn
eener grondeigenschap van de atomen dier vier elementen, want uit de
opgedane kennis der behandelde stoffen is reeds genoegzaam gebleken, dat
de chemische verbindingen en ontledingen eveneens volgens vaste wetten
plaats hebben, evenals zoo vele verschijnselen op het gebied der physica
ons bewijzen, dat die ook door onveranderlijke wetten worden beheerscht.
Wanneer wij meer in het algemeen in het wezen der stof indringen, en
ons de eigenschappen voor den geest roepen van:
H Cl, H 2 0,H 3 N,H.C,
en wanneer wij de kracht, die de atomen in de moleculen aaneenhoudt,
met den naam van affiniteit bestempelen, zooals wij reeds in de inleiding hebben besproken, dan kan men niet zeggen, dat de i n t e n s i t e i t
dier kracht van Cl, 0, N en C jegens waterstof in reden staat als 1 : 2 : 3 : 4;
het tegendeel wordt door het onderzoek bewezen, want C H 4 wordt bij
verhitting veel eerder gesplitst in zijne elementen dan 11 3 N, H 2 0 en H Cl;
ATOMICITEIT.
283
het tegenovergestelde, dat C, N, 0 en Cl eene gelijke intensiteit aan dery
dag leggen jegens H, en dus H Cl de sterkste verbinding zou zijn, en
dat daarop zouden volgen : 112 0, 113 N en H4 C, is evenmin waar, want
al is H4 C werkelijk de zwakste • verbinding van deze vier, de kracht in
't algemeen, waardoor de atomen aan elkander blijven verbonden, de affiniteit, uit zich in deze vier verbindingen voor elk atoom waterstof
niet door dat gedeelte, hetwelk men verkrijgt, wanneer men die eenheid
van kracht over alle atomen H in de verbindingen gelijkelijk gaat ver
Cl is geenszins 4 maal, de H 2 in H 2 0 geenszins-deln:Hi
2 maal en de H 3 in H 3 N geenszins 1 1 /3 maal sterker gebonden dan de
H 4 in H4 C ; de feiten spreken daartegen.
Atomiciteit. — Er moet dus in het • atoom van een element nog een
andere eigenschap zetelen, de wijze namelijk, waarop zich de affiniteit
openbaart. Wanneer het werkelijk in deze vier verbindingen niet aan hare
mindere of meerdere intensiteit moet worden toegeschreven, dat Cl, 0, N
en C zulk een verschillend aantal atomen H kunnen binden, ligt het
eenigszins voor de hand, om aan het wezen dier vier verschillende atomen
het begrip vast te knoopen, dat de affiniteit, de, chemische aantrekkingskracht, zich bij hen in een verschillend aantal richtingen uit; die
verschillende atomen doen bij ons de gedachte ontstaan, alsof elk voor
waterstof een verschillend aantal polen bezit, waarbij men onwillekeurig denkt aan een magneet, bij welken men in zekeren zin hetzelfde opmerkt ; de magneetkracht kan dan vergeleken worden met de affiniteit,
en de beide polen met de richtingen, waarin die kracht werkt. Even
goed als de ondervinding nu leert, dat de chemische affiniteit van een en
hetzelfde element jegens verschillende anderen sterk of zwak kan zijn,
wat de intensiteit betreft, die zij openbaart, zooals o. a. voor Cl sterk
jegens H, maar zwak jegens 0, zoo weten wij eveneens, dat de magneet
niet alle stoffen met dezelfde kracht aantrekt : nikkel en kobalt-kracht
oneindig zwakker dan ijzer.
Wanneer men de zaak in dien zin opvat, dan komt men tot het besluit, dat de affiniteit jegens waterstof zich bij een chlooratoom slechts
in één, bij een zuurstofatoom in twee, bij een stïkstofatoom in drie, en
bij een koolstofatoom in vier richtingen uit.
Die richtingen of chemische attractiepunten heeft men in de chemie
bestempeld met den naam van atomiciteiten, en aan het opsporen van haar
aantal voor elk element afzonderlijk, en het gebruik daarvan om tot den
bouw der moleculen op te klimmen, heeft de chemie eerst in onze dagen
hare hooge beteekenis en onbeperkte ontwikkeling te danken.
Wanneer wij nu deze beginselen op andere dan chloor -, zuurstof-, stikstof- en koolstofverbindingen toepassen, dan komen wij tot het besluit,
dat elk van die vier elementen zijne verwanten heeft, zooals blijkt uit
de volgende formules:
284
ATOMICITEIT.
H Cl --HBr—Hl—IIFl
11 2 á—H.S
H 3 N—H 3 P—H 3 As--H 3 Sb
H,^C — H l,Si
dus Cl, Br, I, Fl staan in dit opzicht jegens H met elkander gelijk, eveneens 0 met S, N met P, As en Sb, en C met Si.
Wanneer wij nu ook hier weder de waterstof als eenheid aannemen,
als bezittende slechts ééne richting van chemische aantrekking, slechts
e e n e a t o m i c i t e i t, dan kan men ook die eigenschap aan het symbool
van een element verbinden, waardoor dit bij het gebruik weder in be-
teekenis toeneemt.
Men drukt het aantal atomiciteiten van een atoom uit óf door accents
of door Romeinsche cijfers ; het gebruik der laatsten wordt vooral nood
wanneer het aantal atomiciteiten zeer aanzienlijk is. De aange--zakelij,
haalde formules veranderen alsdan in:
HCl—HBr--III--HFl
H 2 O—H 2 S
1
111
I
!1i
/
,^1
1
/11
H 3 N-11 3 P—H 3 As—H 3 Sb
4 ,,,
"' C—H,^S'
In woorden uitgedrukt, kan men dus zeggen : dat H, Cl, Br, I en Fl
éénatomig zijn, 0 en S tweeatomig, N, P, As en Sb drieatomig,
en C en Si vieratomig,
Valentie. -- Maar er vloeit meer uit voort : wanneer Br, I en Fl in
bindend vermogen jegens H met Cl gelijkstaan, dan weegt elk van die
drie elementen tegen Cl op; ze zijn onderling in deze verbindingen even-
veel waard, de chemische uiting is dezelfde, ze valideeren of aequivaleeren
onderling : ze hebben, zooals men zich uitdrukt, deze 1 f d e v a 1 e n t i e.
Eveneens zal dit het geval zijn met 0 en S ; zoo zullen N, P, As en Sb
in deze waterstofverbindingen ook door hunne zelfde chemische verhouding
Bene gelijke valentie bezitten ; en zoo zal eindelijk Si in dit opzicht met
C overeenkomen.
Graphisehe voorstelling van de atomen. — Evenals men de een
volumen voor het gemakkelijk overzicht graphisch aanschouwelijk-heidvan
heeft gemaakt, zoo heeft men ook op het voorbeeld van KEKULE de atomen
van verschillende atomiciteit figuurlijk voorgesteld op de volgende wijze:
een atoom met ééne atomiciteit door het teeken O
„
„
„ twee atomiciteiten „
,,
,,
,,
,,
,, drie
,, vier
,,
,,
,,
,,
„
,,
,,
,,
,,
,,
C
C 1 _1_1 _ I J enz.
2S5
ATOMICITEIT.
Door nu in de moleculairformules de symbolen te vervangen door die
teekens, kunnen wij eene voorstelling verkrijgen van den bouw van h e t
m o 1 e c u u 1, want uit onze ontwikkelde beschouwingen vloeit nu genoeg
voort, dat de waterstofatomen in de vorige vier reeksen van formules-zam
allen aan hun hoofdelement zijn verbonden.
De vier formules H Cl, H 2 0,11 3 N en H. C o. a. worden dus graphisch:
O (® ®®E
®®®®
Veelal bezigt men ook voor eene dergelijke voorstelling de symbolen
zelven, door daaraan zooveel streepjes te verbinden, als het aantal atomiciteiten bedraagt, b-. v.:
H— ClH—O—H
H
H
f
N
H—C---H
H H
H
Uit deze beschouwingen vloeit verder voort, dat een tweeatomig element
in bindingswaarde gelijk zal staan met twee eenatomige elementen, zoodat het in de natuur van een zuurstof- of siliciumatoom b. v. gelegen
is, waarom hoogstens C 0 2 en Si 0 2 bekend zijn, en niet C 0 3 , Si 0 3 ,
_ , dan
enz. Stellen wij zulk eene verbinding graphisch voor :
blijkt hieruit, dat de atomiciteiten elkander verzadigd hebben, en het koolstof- of siliciumatoom geene chemische aantrekking naar buiten meer kan
uitoefenen.
Zoo zal ook een stikstofatoom met zijne drie richtingen aan een koolstofatoom verbonden kunnen wezen, en daardoor nog éene atomiciteit vrij
laten, om met een eenatomig element een volkomen neutralisatie tot
stand te brengen. Een voorbeeld hiervan zien wij in het cyaanwaterstofzuur of zoogenaamd Pruisisch zuur, H C N:
Verschillend bedrag van de atomiciteit van een bepaald element, naar gelang van omstandigheden, en naar den aard der
gebonden elementen : wisselende valentie. -- Uit H 2 S blijkt, dat
zwavel twee atomiciteiten bezit, dus Cl 2 S moet ook b e s t a a n b a. a r
zijn ; dit is ook werkelijk het geval. Deze verbinding verkrijgt men, door
de beide elementen bij de gewone temperatuur op elkander te, laten inwerken. Wanneer men evenwel in het vloeibare C1 2 S bij ongeveer -- 20 0
chloorgas leidt, dan worden daarenboven nog twee atomen chloor gebond en , zoodat men een hooger chloride verkrijgt, voorgesteld door de formule Cl 4 S, en dat geenszins een mengsel is van Cl 2 S en C1 2 , maar alle
kenmerken draagt eener chemische verbinding.
286
ATOMICITEIT.
Uit dit feit blijkt dus, dat het zwavelatoom, behalve de twee atomiciteiten, voortvloeiende uit H 2 S en Cl 2 S, er daarenboven nog twee bezit,
, die voor
zoodat, wanneer de voorstelling voor die beiden wordt : Ó
deze
van
vier
is
echter
niet
intensiteit
Cl 4 S moet zijn :
0OÓ ' De
voor alle chlooratomen dezelfde; twee blijken veel sterker te zijn dan
de beide anderen, want bij verhitting, waardoor de trillingstoestand dei'
atomen in het molecuul wordt vermeerderd, valt C1 4 S uiteen in C1 2 S
en in C1 2 .
Onderzoeken wij nu de verhouding van zwavel jegens zuurstof, dan leert
de ervaring uit de verbranding van dit element, dat wij dadelijk als oxydatieproduct verkrijgen S' 0 2 , eerie formule, die *alle overeenkomst vertoont
met C 0 2 en Si 0 2 , en dus eveneens moet worden voorgesteld door
^^
--
Cc
-
mei
-
I)
Onderzoeken wij verder de eigenschappen van S 0 2 , . dan blijkt dat
daaraan onder zekere omstandigheden, nog gebonden kan worden : óf C1 2
óf ééne 0. Uit .die reacties vloeit dus voort, dat het zwavelatoom, behalve
vier sterke atomiciteiten jegens zuurstof, er nog twee zwakkere bezit,
want S 0 3 valt bij verhitting uiteen in S 0 2 -4- 0, en ook S 0 2 Cl 2 is evenmin bestand tegen hooge temperaturen. De graphische formules voor deze
beide verbindingen worden dus:
cLJ: x! -i da) ( en C^=^X1--EXó=1)
Uit het onderzoek van al de thans bekende zwavelverbindingen schijnt
voort te vloeien, dat z e s de hoogste atomiciteit is, die dit element aan den
dag kan leggen, m. a. w. dat de chemische affiniteit van een
atoom zwavel zich hoogstens in zes richtingen kan uiten.
Wanneer wij dus onze beschouwingen over de zwavel te zamen vatten,
dan blijkt, dat dit element zich, naar omstandigheden en naar den aard
der elementen, kan voordoen als twee-, vier- of zesatomig. Daaruit vloeit
tevens voort, dat zwavel in S 112 dezelfde valentie heeft als zuurstof, maar
in S 0 2 ' in bindend vermogen weder gelijkstaat met C en Si, dus daarsnede valent is, en in S 0 3 en S 0 2 C1 2 die nog overtreft.
In 't algemeen hebben de scheikundigen in de laatste jaren dit v e rg e 1 ij k end bindingsvermogen meer in gebruik genomen, zoodat men, in
plaats van atomig, veel meer bezigt het woord v a 1 e n t , en het aantal
uitdrukt door de Latijnsche of Grieksche woorden der cijfers er voor te
plaatsen. Dit op de zwavel dus toepassende, kan S zijn : óf divalent,
óf tetravalent, bf hexavalent.
Het woord a t o m i c i t e i t wordt tegenwoordig nog gebezigd, om voor
een element d e hoogste v a l e n t i e aan te geven, zoodat dan in dien
zin S z e 5 a t 0 m i g is. Of evenwel hiermede voor het zwavelatoom alle
ATOMICITEIT .
287
richtingen van chemische aantrekking zijn uitgeput, is niet te beslissen.
Wanneer wij de rij der stikstofverbindingen nagaan, waarmede wij bekend zijn geworden, en wier aantal nog tot goed begrip met een paar
vermeerderd moet worden:
N 2 --N 2 0---NO--N 2 0 3 —NO 2 —N 2 0 4 —N 2 0 5
NH3 —NCl 3 —NH4 Cl
clan blijkt, dat maar weinigen te construeeren zijn door N trivalent te
nemen, zooals uit N H3 voortvloeit; behalve deze verbinding beantwoordt
daaraan N C1 3 en N 2 0 3 . De constructie voor chloorstikstof behoeft geene
nadere toelichting, maar wel die voor N 2 0 3 . Wanneer wij aannemen, dat
daarin de N 2 aan elkander verbonden zijn, dan is er geen plaats meer
over voor de 0 3 , want uit de graphische voorstelling:
blijkt, dat er dan slechts 0 2 aan kan verbonden worden; de derde 0
kan dus alleen hare plaats vinden tusschen de N 2 , waardoor de constructie
voor N 2 0 3 wordt:
Later zal ook uit de constructie der zuren blijken, dat deze de ware
voorstelling is.
Uit N 114 Cl (salammoniac) blijkt evenwel, dat het atoom stikstof nog
twee andere atomiciteiten bezit, want vijf monovalence atomen moeten toch
een gelijk aantal atomiciteiten neutraliseeren; die twee daarenboven zijn
echter jegens H Cl van geringe intensiteit, want N 114 Cl valt bij verhit
-ting
uiteen in N 11 3 -}- H Cl.
De pentavalentie der stikstof blijkt ook verder uit N. 0 5 , want daarvoor
hebben wij de volgende graphische constructie:
C L IXT 5) (5-á)CóiJi)
Uit de eigenschappen van deze verbinding blijkt ook, dat de constitutie zeer zwak is, dat het middelste zuurstofatoom slechts een zwakken
band daarstelt tusschen de beide overige deelen van het molecuul, want
het valt bij geringe temperatuursverhooging spoedig uiteen.
Wanneer wij vervolgens een blik slaan op N 2 0, dan vloeit hieruit
voort, dat het stikstofatoom zijne affiniteit ook in ééne richting kan uiten,
zoodat wij uit de voorstelling : C^ Ó ook zeggen kunnen, dat N in stik
zich als monovalent jegens zuurstof voordoet, waartoe ook-stofhemixyd
het molecuul stikstof N, kan gebracht worden, waarvan de graphische formule dan wordt á. Of echter in deze soort van verbindingen de stikstof
ook tri- of pentavalent is, laat zich vooralsnog niet beslissen; wanneer wij
2
$
0
ATOMICITEIT.
evenwel de neutraliteit der stikstof jegens andere elementen in rekening
brengen, kan het wel mogelijk zijn, dat de band tusschen de beide atomen
in het molecuul versterkt wordt door de neutralisatie van drie of vijf
atomiciteiten, zoodat dan voor het mol. stikstof wellicht de voorstelling
vereischt wordt, of dat er zelfs vijf atomiciteiten onderling geneutraliseerd kunnen zijn. Volgens deze zelfde beschouwingswijze zouden
dan in het mol. N 2 0 de beide stikstofatomen waarschijnlijk door twee
of misschien • door vier atomiciteiten aan elkander gekoppeld zijn. Uit
deze beschouwingen vloeit dus voort, dat de valenties voor stikstof kunnen zijn : 3, 5 of waarschijnlijk ook 1, al naar de omstandigheden en den
aard der gebonden elementen.
Onverzadigde verbindingen. -- Wij hebben ons tot nu toe alleen
bezig gehouden met de leer der valentie toe te passen op elementen, maar
zoolang in eene verbinding niet alle atomiciteiten onderling geneutraliseerd zijn, zal zulk eene verbinding zelf met een zeker aantal atomiciteiten optreden, m. a. w. het begrip van valentie is dan ook op haar van
toepassing.
Ontnemen wij aan het mol. 112 0 eéne H, dan zal de atoomgroep
EFfE
0
H 0, C
in haar geheel met eéne atomiciteit optreden, m. a. w. monovalent zijn, dus óf zich kunnen vereenigen met monovalente elementen,
zooals Cl, waardoor het mol. onderchlorigzuur wordt gevormd H 0 Cl, óf
zich kunnen vastleggen aan atoomgroepen, die in dien zelfden toestand
verkeeren. Raadplegen wij daartoe weder de stikstofverbindingen, dan blijken NO en NO 2 dergelijke onverzadigde verbindingen te zijn,
en het wordt ons nu daardoor duidelijk, waarom wel N 0 zuurstof kan
binden, maar niet N 0 2 . Beginnen wij met de . beschouwing van het superoxyd, dan blijkt N 0 2 hoogstens nog ééne atomiciteit te bezitten, of monovalent te zijn, zoodat het dan ook in zijn wezen ligt, om zichzelf te
kunnen binden, alleen bij lage temperaturen, en daardoor te vormen het mol.
N2 04 ' C1-1)C[ i)
CiiJD(l-E)
—
Daarenboven is bekend N 0 2 Cl, waarvan de graphische voorstelling wordt:
C§- )c — 1)Ó
en verder hebben wij in het mol. salpeterzuur H N 0 3 een voorbeeld, dat
twee onverzadigde verbindingen N 0 2 en 0 H, die beiden monovalent
zijn, weder een verzadigd mol. kunnen vormen:
II
v
s
ATOMICITEIT .
8
289
Zoo zal N 0, E I) zich in zijn geheel monovalent gedragen, omdat
door neutralisatie van de derde atomiciteit weder een bepaald aantal dier
atomiciteiten van het stikstofatoom gebonden is, waardoor het nog wel
chemische binding kan aan den dag leggen, maar in zekeren zin, jegens
een bepaalde soort van elementen of atoomgroepen, reeds tot verzadiging
gekomen is; in de formule
:
HNO
2' (' ^) In
II
ti
zien wij dit bewaarheid.
Zoo zullen eveneens aan een kool- en zwavelatoom nog meerdere atomen
of atoomgroepen gebonden kunnen worden, zoblang de chemische aantrek
dier atomen nog niet heheel verzadigd is. Het is dan ook niet te-king
1 1) brandbaar is, m. a. w. nog Bene O kan
verwonderen dat C 0, C4
binden, om over te gaan tot C 0 2 , C E X ó J, terwijl die beide laatste
atomiciteiten weder zeer zwak schijnen te zijn jegens twee groepen 0 H,
want wordt het werkelijke koolzuur H 2 C 0 3 door ontleding van verbindingen gevormd, dan valt het mol.:
--
ill
O S
dadelijk uiteen in C 0 2 en H 2 0.
Uit deze voorbeelden blijkt, dat er verscheidene onverzadigde verbindingen in vrijen toestand bestaan, zooals N O, N 0 2 , C O, S 0 2 , Hg, Cd,
terwijl 0 H alleen met zich zelf verbonden voorkomt als waterstofsuper oxyd H 2 02, Ó '——Ó , welke verbinding evenwel bij verwarming gemakkelijk uiteenvalt in H 2 0 -+ O. Uit de constitutie der moleculen en
uit de eigenschappen der gasvormige elementen is ons ook gebleken, dat
er geene onverzadigde atomen 0, H en N voorkomen, maar altijd met
zich zelf verbonden tot verzadigde verbindingen 0 2 , 112, N 2 .
Hydroxyl. Aangezien de monovalente atoomgroep 0 H eene groote
rol speelt in de constitutie van een tal van verbindingen, heeft men die
een naam gegeven, en wel dien van h y d r o x y 1, afgeleid uit de namen
harer samenstellende atomen.
Radicalen. -- Sommige van die onverzadigde verbindingen vallen bij
verandering van het molecuul niet uiteen, maar gaan van de eene verbinding in de andere over.
De moleculen der zouten verschillen in 't wezen der zaak met die der
zuren, waarvan zij zijn afgeleid, in niets anders, dan dat de waterstof
door metaal is vervangen; in de anhydriden evenwel zijn de atomiciteiten
19
ATOMICITEIT.
290
die in de zuren door 0 H zijn geneutraliseerd, door een zuurstofatoom
gebonden, hetzij in haar geheel, zooals in C 0 .0 en S 0 2 . 0, hetzij dat
dit de keten vormt, waardoor twee onverzadigde verbindingen aaneen
gehouden worden, zooals in N 0. 0 . N 0 N 2 0 3 , en in NO 2 . 0 .NO 2
N2 05
Men ziet dus in al deze reeksen van aanverwante verbindingen dat,
welke vreemde elementen het verschil ook mogen aangeven, de atoom
2 , C 0 en S 0 2 geene de minste verandering ondergaan,-gioepnN0,
dat zij in de constructieformules der anhydriden, zuren en zouten onveranderd voorkomen. Wanneer dit het geval blijkt te zijn, noemt men haar
=
.
radicalen.
Een radicaal is evenwel niet altijd s a m e n g e s t e l d zooals deze vier;
de elementen zelven kunnen ook als radicalen optreden, in welk geval zij
enkelvoudig genoemd worden.
Wanneer haloïdzuren, basische oxyden . en basen, zooals H Cl, K 2 0,
Ca 0, K 0 H, Ca (0 H) 2 , eene verandering ondergaan, door op elkander
in. te werken, en zouten te vormen, dan blijkt het uit de formules hunner moleculen : K Cl, Ca C1 2 , dat hier de metalen alleen ook de rol van
radicalen kunnen spelen.
Bouw of structuur der zuren, basen en zouten. -- Uit onze beschouwingen is voortgevloeid, dat d e a n h y d r i d e n o x y d e n zijn van
r a d i c a 1 e n. In sommige gevallen geeft de binding aan water aanleiding
tot het ontstaan van één mol., in andere gevallen tot die van twee mol.
van een zuur ; dit hangt af van het aantal radicalen, in het mol. van het
anhydrid aanwezig. Is de zuurstof, aan het radicaal gebonden, in haar
geheel aan het hoofdelement door hare beide atomiciteiten vastgehecht,
dan zal er steeds het eerste geval plaats hebben; dient evenwel die zuurstof, om twee radicalen aaneen te ketenen, dan valt bij de binding met
water het mol. uiteen, en men verkrijgt twee mol. zuur. Een paar voor
-beldn
zullen dit nader toelichten:
CA !— ::Ii: =D+ L)
S0 3±
H 2 O.
- (JJJ)c:Li:ï)
.— H
2
Hli
Iv l.i
SO4 (-=
s
ÍÍ
N 2 05±H20
0 .— HNO 3-}-
HNO3
Op dezelfde wijze, als wij nu hier zien, dat er bij de salpeterzuurvorming twee mol. ontstaan, is diezelfde beschouwingswijze toe te passen bij
ATOMICITEIT .
291
de, inwerking van N' 2 0 3 , P 2 0 3 , P 2 0 5 , Cl 2 0, Cl 2 0 5 , Cl 2 0 7 op water,
dat wij tot oefening aan den lezer overlaten.
Uit den bouw van de mol. der oxyzuren, d. i. van die zuren, welke
van een anhydrid kunnen worden afgeleid, blijkt, dat zij h y d r o x y 1v e r b i n d i n g e n zijn van radicalen ; maar tevens vloeit hieruit voort,
dat de tot nu toe gebruikte samengetrokkene of empirische for.
mules ook onder een anderen vorm kunnen geschreven worden, waarin
de radicalen afzonderlijk zijn geplaatst, b. v.
in plaats van S 0 3 : S 0 2 .0
,,
N205:NO2
N 02
in plaats van H 2 S 0,^ : S 02 0 H
OH
O
__ ,,
,, HNO 3 :NO 2 .0H
Voor anhydriden, die met een verschillend aantal mol. water meerdere
soorten van zuren kunnen vormen, worden de radicalen dan ook verschillend ; de phosphorzuren kunnen ons daaromtrent een voorbeeld leveren:
Voor P 2 05 -}-H 2 0
--
2HP0 3 : P 02 0-}- H 0 2P0 2 .OH
P 0 2H
OH
„ P 2 0 5 -}- 2 11 2 0
--
114 P 2 0 7 : P 2 0 3 0+211
O H
,, P 2 O 5 ±3H 2 O2H 3 PO 4 :
O P2 03
0
OH
OH
Po ' oOH
O+3H 0 2P0 OH
H
OH
P0 ! o
Dergelijke ontwikkelde formules, waarin de eene of andere bizonderheid
ligt opgesloten, zooals hier in deze formules de aard van het radicaal,
of het aantal groepen hydroxyl, of zooals in S 0 4 H het aantal substiH
tueerbare waterstofatomen, dragen in de chemie den naam van r a t i oneele formules.
Wanneer wij onze beschouwing toepassen op basen, dan kunnen de valentie
van de daarin aanwezige metalen en de structuur der moleculen afgeleid
worden uit de formules der basische oxyden, en uit die der haloïdzouten.
In de formules K 2 0 en K Cl komt kalium als monovalent voor, dat
daarenboven nog bevestigd wordt door een tal van verbindingen, waarin
K slechts door ééne atomiciteit in het molecuul is gebonden, zooals in
K N 0 3 , K H S 0 4 , K 2 S 0 4 , enz.
Wordt nu K 2 0 in aanraking gebracht met H 2 0, dan zal dit aanleiding geven tot de vorming van twee m o 1. kaliumhydroxyd:
0
0
0
ó óm ó © óD0
-
K K
HH
Kil
0
Q)
ó
Kil
2 9 2
ATOMICITEIT.
Brengt men evenwel Ca 0 met H 2 0 in aanraking, dan zal uit de graphische voorstelling blijken, dat hieruit één mol. basis ontstaat:
C
—
)
+
Ca
0
Có ï
cl—T
G ®
0
1111
Ca
(i —Ji)
-
1=1 1=1
\_J
Ó
maar tevens vloeit hieruit voort, dat basen h y d r o x y 1 v e r b i n d i n g e it
zijn van meta 1 e n , en dat het aantal groepen 0 H gelijktijdig de
valentie van het metaal bepaalt ; dus wanneer een basis, met een zuur
in contact, overgaat in een zout, zal uit dit zelfde aantal groepen 0 H
blijken, hoeveel waterstofatomen het metaal vervangt, want elke groep zal
met iedere uittredende H water vormen. Het wordt ons nu ook Buidelijk, waarin het verschillend substitueerend vermogen der metalen gelegen
is, zooals wij dit bij waterstof bereiding reeds hebben aangetroffen, en bij
de bereiding van sommige stikstofverbindingen : het wordt geheel en al
beheerscht door de valentie van het metaal, m. a. w. door het aantal
atomiciteiten, waarin het in die verbindingen optreedt.
ve constitutie der zouten vloeit nu van zelf uit deze beschouwingen
voort : wanneer zij uit de zuren ontstaan door substitutie van de waterstof, geheel of gedeeltelijk, door één of meer metalen, zal er in den bouw
van het molecuul geen ingrijpende verandering plaats hebben ; het eenige
merkbare verschil treedt in, wanneer een meer dan monovalent' metaalatoom de atomiciteiten neutraliseert, die in het zuur door meerdere
waterstofatomen waren ingenomen. Het voorbeeld voor gips zal dit d ui
-delijk
maken:
S
0
0011110
LI LI
Ca
Verdeeling der metalloïden in natuurlijke groepen. — Wanneer
wij ten slotte de eigenschappen der behandelde metalloïden, zooals die
uit hunne verbindingen kunnen worden opgemaakt, in verband brengen
met hetgeen wij omtrent atomiciteit en valentie hebben ontwikkeld, valt
het niet moeielijk, om die metalloïden in groepen of familiën te verdeelen, wier leden in chemische eigenschappen veel overeenkomst met
elkander vertoonen. Het valt daarbij niet te loochenen, dat de verhouding jegens waterstof hierbij eene groote, rol speelt.
Van dit standpunt uitgaande, verkrijgt men:
1 0 . De groep der halogenen of de chloorgroep, waartoe wij
dus brengen : Cl, Br, I en Fl. Behalve fluorium komen deze elementen
VERI)EELING DER METALLOIDEN.
293
in do overige verbindingen, zooals o. a. met zuurstof, ook zeer veel met
elkander overeen.
2°. De z u u r s t o f g r o e p, waartoe behalve 0 ook S moet gebracht worden. Vooral bij de behandeling der metalen zal hoe langer zoo meer
blijken, dat zwavel in hare verbindingen veel overeenkomst heeft met de
zuurstof.
3 0 . De s t i k s t o f g r o e p, waartoe N, P, As en Sb behooren, die, behalve in hunne waterstofverbindingen, ook in de oxyden, chloriden, bromiden en iodiden eene groote overeenkomst vertoonen.
4 0 . De k o o 1 g r o e p, waaronder wij C en Si rangschikken, die, behalve
de overeenkomst in verbindingen met H en 0, en de daaruit ontstane
derivaten, daarenboven de eigenschap met elkander gemeen hebben, om
zeer samengestelde verbindingen te vormen, voortvloeiende uit de eigenschap dier elementen, om zich daarin tot een groot aantal atomen aaneen
te ketenen, waardoor moleculen ontstaan, beginnende met Si t , Si 3 , Si 4 ,
enz. en C 2 , C3, C4 , enz.
50• De b o r i u m g r o e p, waartoe wij alleen Bo brengen, met zijn eenige
trivalentie.
6 0 . De waterstof speelt in de chemische verbindingen zulk eene
bizondere rol, dat wij genoodzaakt zijn, dit element op zichzelf te plaatsen ; moet zij echter bij een der vorige groepen gerangschikt worden, dan
kan zij in de eerste gebracht worden, maar neemt daarin dan, evenals
fluorium, eene afzonderlijke plaats in. Waterstof speelt meer de rol van
metaal.
VRAGEN TER BEANTWOORDING.
1. 11.2004 gram eener chloorverbinding van een bekend metaal werden in water opgelost, en met een overmaat van zilvernitraat ontleed. Het neerslag van chloorzilver
werd vervolgens zorgvuldig verzameld, uitgewasschen, gedroogd en gewogen. Het gewicht
hiervan bedroeg 15.4485 gram. Wanneer men weet, dat de soortelijke warmte van het
hier bedoelde metaal 0.0467 bedraagt, vraagt men naar zijn atoomgewicht, zijn naam
en de formule van de gebruikte chloorverbinding.
2. 10.5042 gram van een bekend metaal werden in salpeterzuur opgelost, de oplos
droog verdampt, en het overschot zoo .lang sterk verhit, totdat liet gewicht-singto
constant bleef. Het gewicht van het overgebleven oxyd bedroeg 15.006 gram. Het bedoelde metaal levert een aluin van de samenstelling K, [M 2 S O. 24 aq. Wanneer men
weet, dat 5.2245 gram van deze aluin, in water opgelost, met een overmaat van bariumchloride ontleed, een neerslag teweegbrengt van 4.8388 gram bariumsulfaat, vraagt
men naar het atoomgewicht en den naam van het bedoelde metaal.
-
] (